ミナ さんの書込 (2004/11/10(Wed) 17:55)

はじめまして，半透膜での水の移動速度について教えてください． 逆浸透ではなく，水が濃塩水に移動する方です．

宜しくお願いします．

伊藤 さんのレス (2004/11/10(Wed) 18:38)

浸透圧やな，生物で習ったことがあるで．（...半透膜いうんは，どえらい目の細かい網みたいなもんやで！） まず，溶質(農園水)は半透膜を通り抜けられないんや．せやから，それぞれの容器内にとどまるのや． せやけど溶媒(水)は半透膜を自由に通り抜けできるさかい，薄い溶液から濃い溶液の方に移動することができるんや． 結果的に，濃い溶液の方に溶媒(水)が入っていくことになって溶液が薄められ，その体積が増えていく（液面が上がっていく）ことになるちうことや． そしてある一定のところまで溶媒(水)の移動が行われたところで，溶媒(水)が移動していかない状態になる． そのときが，液面の上昇する力と外圧とがちょうどつりあっている状態なんや． ここで，上昇してきた液面を元の位置に戻そうとしたときに必要な圧力を浸透圧いうんやで． また，液面の高さの差から生じる部分について，その体積を計算することによっても浸透圧は求められまんのや

外圧 ↓↓↓↓ ┃││┃┃├────┤┃ ┃├────┤┃┃│◇°◇│┃ ┠──│◇°◇◇│──┨⇒┃│°◇°°│┃ ┃°°│°◇°濃│°┃⇒┠──│°°°◇│──┨ ┃°└…………┘°°┃⇒┃°└…………┘°◇┃ ┃°◇°°°◇薄┃┃°◇°°°┃ ┗━━━━━━━━━━┛┗━━━━━━━━━━┛ 濃い溶液と薄い溶液が半透膜を通って溶媒分子 半透膜で仕切られているが移動する （最初の状態）（溶質分子は通り抜けられないので そのまま） ……：半透膜→ある一定のところで液面の上昇は ◇：溶質分子止まる． °：溶媒分子

なぜ，濃い溶液の方に溶媒分子が移動していくのかを少し考えてみまひょ． ほんまは薄い溶液側から濃い溶液側へ一方的に溶媒分子が移動しているんではなく，どちら側からも溶媒分子は（反対側の溶液の方へ）移動してるのや． ただし，その移動する速度（あるいは移動する分子の数と言ってもいいと思います）に差があるので，薄い溶液から濃い溶液の方に溶媒が移動しているように見える，ちうことや． どうして差が生じるのか，それは，「溶質分子が溶媒分子の移動の妨げになるから」や． 濃い溶液の方が溶質分子が多いため，移動する溶媒分子の移動を妨げる割合が多くなるんや． 結果的に薄い溶液よりも濃い溶液の方が，溶媒分子の移動速度が遅くなってしまう，ちうことや．

ミナ さんのレス (2004/11/10(Wed) 20:00)

早速ありがとうございます． 平衡に達するのに，実際に要する時間はどの程度でしょうか？

崎間@管理人 さんのレス (2004/11/11(Thu) 09:24)

伊藤くん，どうもありがとう．でもなんで大阪弁…． 図を描くときは，＜pre＞タグが使えるので よかったら今度試してみてください．

ミナさん> 平衡に達するのに，実際に要する時間はどの程度でしょうか？

教科書の例題にのっていそうですが…． ミナさんが何者なのか（大学生 or 高校生 or それ以外）分からないです． もう少し情報を提供してくださった方がよろしいかもです．

ミナ さんのレス (2004/11/12(Fri) 17:10)

言葉足らずで申し訳ないです．

私はいちよう社会人ですが，これは親戚の子に聞かれたことで，答えられなくて．

自分でも気になって，いろいろと探してはいるのですが・・・．

宜しくお願いします．

崎間@管理人 さんのレス (2004/11/12(Fri) 18:37)

なるほど．そういうことでしたらぜひとも協力いたします！ しかし僕も化学の教科書を持っていないことに気づきました．検索してもなかなか見つかりませんね…うむむ．以下，単純化した拡散モデルです． <pre> 膜 | | | | C ₀ | | C ₁ | | | | ----------------------------------→ x |-→| δx </pre> 簡単のため一次元で考えます．単位時間に単位断面積を通る物質流速を J とすると，フィックの拡散則から

J = -D * dc/dx

となります．ここで D は拡散係数，dc/dx は濃度勾配です．濃度は時間によって変化するのですから

∂c/∂t = -∂J/∂x

と書けて，J を濃度で表すと

∂c/∂t = -∂ ² c/∂x ²

という微分方程式が得られます．これに境界条件を課せば，濃度 c の時間変化が分かります（と思います）．境界条件は膜の形状によります．半透膜ということも考慮しないといけません．食塩側が拡散は一方通行で，半透膜内で反応しないものとすると，定常状態では

dJ/dx = 0

となります（拡散の勾配がなくなる）．こうなるときの t が，平衡に要する時間です．実際に問題を解いて数値を出すには，拡散係数，初期条件としてのそれぞれの溶液濃度（積分定数に使用する）が必要になります．

…というわけで，けっこうややこしくなってしまいました．数値も出せてないですし，お役に立てず申し訳ありません．もっと分かりやすい説明の登場を待ったほうがよさそうです（＾＾；

やかん さんのレス (2004/11/12(Fri) 19:20)

ミナさん，みなさん，こんにちは．（すっ，すいません！）

＞親戚の子に聞かれたことで，答えられなくて．

私も専門外の社会人ですが，ありますよねえ，そういうこと． かかる時間に関しては管理人さんのおっしゃる通り，条件によって なんとも言えないと思いますが，いっそ，親戚のお子さんと， 適当な条件の器具を作って，実験してみたらいいかも．１分か，数日か，わかりませんが 見る見る高さが動くのでなければ，1分おきに見て，代わり映えしなければ 10分おき，１時間おき，６時間おき，とか，定規で測れる変化の時間単位を 見つけて，グラフに書いてみたら，きれいな曲線になったりして． 親戚のお子さん（ちなみにおいくつの方でしょうか？）も， なんとなく納得してくれるかな？

ミナ さんのレス (2004/11/16(Tue) 17:15)

ありがとうございます．

数式も考えてもらいありがとうございます． やかんさんの仰るとおり，実際にやってみても良いかもしれませんね． でも，半透膜って売ってます？ 会社にあるカタログやネットを探しても逆浸透膜ばかりで，ただのセロハンなどが載ってません． 入手方法はないでしょうか？

お願いします．

やかん さんのレス (2004/11/16(Tue) 19:08)

すいません，実験してみろなんて，ちょっと気安く言ってしまいました(^^; 責任感じて調べてみたのですが，私は東京在住なので，池袋の東急ハンズ（大手スーパーというか，割とマニアックな物が売ってます）に聞いてみたところ，文房具・画材売り場に，工作用のセロハン（１枚45ｃｍｘ50ｃｍで150円．色は５色）として売ってるようです．あと，照明器具のところにも耐熱性のやつがある，と言ってました．お住まいが東京ではないかもしれませんが，デパートのそういったコーナーでもあるかもしれませんね． それから，器具本体は・・，う〜ん・・，私って本当に無責任ですm(__)mペットボトル２個を半分に切って，円柱の側面に穴をあけ，あいだにセロハンをはさみ，水が漏れないように接着するかなあ．言い出しといてうまく行かなかったらごめんなさい．塩水びたしになっちゃったらすみません・・．

ミナ さんのレス (2004/11/17(Wed) 12:46)

東急ハンズですか． ちょっと近くにはないですね． 大阪に行った時にロフトにでも行ってみます． 実験方法は，・・・ちょっと考えてみます．

ありがとうございました．