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水溶液と気体
水溶液の性質
🧪 基本のしくみ

水溶液の基本のしくみ

🧪 水にとけこんでできる、すきとおった液体

食塩やさとうのような物質を水の中に入れてよくかき混ぜると、つぶが見えなくなり、 1つのすきとおった液体に変わります。この、物質が水にすっかりとけこんでできた液体のことを 水溶液(すいようえき)とよびます。

水溶液の考え方:「何らかの物質」+「水」を混ぜて、見た目が1つのすきとおった液体になったもの。 混ぜた物質が固体・液体・気体のどれであっても、水にとけこんでいれば水溶液とよべます。

📋 水溶液に共通する3つの性質

色や味、においがちがっていても、「水溶液」とよべる液体には共通の性質が3つあります。

① とう明であるむこう側がすけて見える(色がついていてもよい)② どこもこさが同じ上・中・下、どこをくんでも同じ③ 時間がたっても分かれない1週間置いても底に何もしずまないこの3つがそろって、はじめて「水溶液」とよべる

🔬 とけると、つぶはどうなっているの?

固体を水に入れると、つぶがどんどん小さくなり、けんび鏡でも見えないくらい細かくなって、 水の中いっぱいに散らばっていきます。つぶが消えたように見えるのは、なくなったのではなく、 目に見えないほど小さくなって広がったからです。

水に入れた直後つぶがくずれて散らばる見えないほど細かく均一に

⚡ とかす速さを上げる3つの方法

同じ物質でも、とけていく速さを上げる方法があります。理由もあわせて覚えておきましょう。

🥄かき混ぜる新しい水の部分をどんどん物にふれさせられるから
🔥あたためる水の粒の動きが激しくなり、とけこむ勢いが上がるから
🔨細かくくだく物と水がふれ合う面積がぐんと広がるから

📝 このセクションのまとめ

  • 水溶液とは、物質が水にすっかりとけこんで1つのすきとおった液体になったもの
  • 共通の性質はとう明・こさが均一・時間がたっても分かれないの3つ
  • とけるとは、つぶが見えないほど細かくなって液全体に均一に広がること
  • とかす速さはかき混ぜる・あたためる・細かくするで上げられる
🧪 水溶液と気体水溶液の性質

水溶液の基本のしくみ

🧪 水にとけこんでできる、すきとおった液体

食塩やさとうのような物質を水の中に入れてよくかき混ぜると、つぶが見えなくなり、 1つのすきとおった液体に変わります。この、物質が水にすっかりとけこんでできた液体のことを 水溶液(すいようえき)とよびます。

水溶液の考え方:「何らかの物質」+「水」を混ぜて、見た目が1つのすきとおった液体になったもの。 混ぜた物質が固体・液体・気体のどれであっても、水にとけこんでいれば水溶液とよべます。

📋 水溶液に共通する3つの性質

色や味、においがちがっていても、「水溶液」とよべる液体には共通の性質が3つあります。

① とう明であるむこう側がすけて見える(色がついていてもよい)② どこもこさが同じ上・中・下、どこをくんでも同じ③ 時間がたっても分かれない1週間置いても底に何もしずまないこの3つがそろって、はじめて「水溶液」とよべる

🔬 とけると、つぶはどうなっているの?

固体を水に入れると、つぶがどんどん小さくなり、けんび鏡でも見えないくらい細かくなって、 水の中いっぱいに散らばっていきます。つぶが消えたように見えるのは、なくなったのではなく、 目に見えないほど小さくなって広がったからです。

水に入れた直後つぶがくずれて散らばる見えないほど細かく均一に

⚡ とかす速さを上げる3つの方法

同じ物質でも、とけていく速さを上げる方法があります。理由もあわせて覚えておきましょう。

🥄かき混ぜる新しい水の部分をどんどん物にふれさせられるから
🔥あたためる水の粒の動きが激しくなり、とけこむ勢いが上がるから
🔨細かくくだく物と水がふれ合う面積がぐんと広がるから

📝 このセクションのまとめ

  • 水溶液とは、物質が水にすっかりとけこんで1つのすきとおった液体になったもの
  • 共通の性質はとう明・こさが均一・時間がたっても分かれないの3つ
  • とけるとは、つぶが見えないほど細かくなって液全体に均一に広がること
  • とかす速さはかき混ぜる・あたためる・細かくするで上げられる

とけている物で3つに分けよう

水溶液は、見た目ではなく「水に入れる前、とけている物質がどんな状態だったか」で 3つのグループに分けられます。液体になったあとの見た目にだまされないことが大切です。

分け方の合言葉

「とけたあと」ではなく「とかす前」を見る。固体だったか、液体だったか、気体だったかの3択。

固体がとけた水溶液固体例:食塩水・石灰水液体がとけた水溶液例:アルコール水・す気体がとけた水溶液例:炭酸水・塩酸

① 固体がとけた水溶液

水に入れる前、白い粉やつぶの形をしていた物質がとけているグループです。

水溶液の名前とけている物質
食塩水塩化ナトリウム
重そう水炭酸水素ナトリウム
石灰水水酸化カルシウム
水酸化ナトリウム水溶液水酸化ナトリウム
ホウ酸水ホウ酸

② 液体がとけた水溶液

水に入れる前から、すでに液体だった物質がとけているグループです。数はあまり多くありません。

水溶液の名前とけている物質
アルコール水アルコール(液体)
す(さく酸水)さく酸(液体)
うすい硫酸水硫酸(液体)

③ 気体がとけた水溶液

水に入れる前は空気のように目に見えない気体だった物質がとけているグループです。 名前だけ見ると固体や液体のように思えてしまうものが多く、まちがえやすいポイントです。

水溶液の名前とけている気体
炭酸水二酸化炭素
塩酸塩化水素(つんとしたにおい)
アンモニア水アンモニア(つんとしたにおい)

においのチェックはあおいでかぐ
塩酸やアンモニア水はつんとしたにおいの気体がとけているため、直接すいこむと体によくありません。 調べるときは、手であおぐようにして遠くからにおいをかぐのが安全な方法です。

比較して覚えよう

📊 蒸発させたときに残るもの・残らないもの

水溶液を加熱して水分をすべて蒸発させると、とけていた物質の種類によって あとに残るものが変わります。3つのグループで整理しましょう。

とけていた物質固体液体気体
蒸発後に残るか残る残らない
(硫酸など一部の例外あり)
残らない
代表的な例食塩水・石灰水アルコール水炭酸水・塩酸
残ったもののようす白い結晶や粉
(さとう水は黒くこげる)

ここに注意:さとう水だけは残り方がちがう
食塩水をゆっくり蒸発させると、とう明できれいな結晶が残ります。 しかしさとう水を熱していくと、さとうにふくまれる炭素の成分によって 黒くこげたものが残ります。「固体がとける水溶液=きれいな結晶が残る」とは 限らない点がテストで問われます。

🔍 「とける」には2つの意味がある

理科で「とける」という言葉を使うとき、実はまったく別の2つの現象を指していることがあります。 この2つを混同すると、水溶液の単元でつまずきやすくなります。

くらべる点水にさとうがとける塩酸に金属がとける
とけた物質そのものは変化しない(さとうのまま)別の物質に変化する
水を蒸発させるともとのさとうが取り出せるもとの金属にはもどらない
よび方物質が水に「とける」物質が別の物に「変化してとける」

覚え方のコツ:「もどせるか、もどせないか」で見分けよう。 水にとかしただけなら、水を蒸発させればもとの物質にもどせる。金属が液体にとけて別の物質に変わったときは、 蒸発させても金属にはもどらない。

🎯 入試頻出(ひんしゅつ)Q&A

Q. コーヒーシュガー(茶色い色つきのさとう)を水にとかした液は、水溶液といえる?

A. いえます。色がついていても、とう明でにごりがなく、こさが均一で、時間がたっても分かれなければ水溶液の条件を満たします。

Q. うすい塩酸を蒸発皿で加熱して水を飛ばすと、あとに何が残る?

A. 何も残りません。塩酸にとけているのは塩化水素という気体なので、水といっしょに空気中へ出ていってしまいます。

Q. 食塩水に食塩を加えると、水溶液全体の重さはどうなる?

A. 加えた食塩の重さの分だけ重くなります。とけて見えなくなっても、食塩という物質がなくなったわけではないからです。

Q. 石灰水と食塩水を見た目だけで区別できる?

A. 見た目だけでは区別できません。どちらもとう明な水溶液なので、蒸発させて残った物質のようすや、他の水溶液と混ぜたときの反応などで調べる必要があります。

実験で確かめよう

🧪 実験:水溶液の性質を手がかりに考える

見た目がそっくりな水溶液でも、蒸発させたときの変化やにおいを手がかりにすれば、 何がとけているかを見分けることができます。

例題 1:4つのコップの正体を見ぬく

コップ①〜④には、食塩水、炭酸水、ホウ酸水、うすい塩酸のいずれかが1つずつ入っています。 それぞれを蒸発皿に少量とって加熱したところ、①と③には白い固体が残り、②と④には何も残りませんでした。 さらに①と③の液を氷水につけて冷やすと、③には白いつぶ(結晶)が出てきましたが、①は変化しませんでした。
(1) ①と③に入っている水溶液はそれぞれ何ですか。 (2) ②と④を区別するには、どのような方法がありますか。

白い固体が残る何も残らない白い固体が残る何も残らない(冷やしても変化なし)(冷やすと白い結晶が出る)

とき方 (1)

  1. 白い固体が残った①と③は、固体がとけた水溶液(食塩水かホウ酸水)にしぼられる
  2. ホウ酸は水の温度が下がるととける量が大きく減るので、冷やすと白い結晶が出てくる → ③はホウ酸水
  3. 食塩は水の温度が変わってもとける量がほとんど変わらず、冷やしても結晶が出てこない → ①は食塩水

とき方 (2)

  1. ②と④は何も残らなかったので、気体がとけた水溶液(炭酸水かうすい塩酸)にしぼられる
  2. 手であおぐようにしてにおいをかぐと、つんとしたにおいがする方が塩酸とわかる
  3. においがしない方が炭酸水、つんとにおう方がうすい塩酸

ポイント:「残る・残らない」でまず固体グループと気体グループに分け、 そのあと冷やしたときのようすやにおいで1つずつ確定させる、という2段階で考えるのがコツ。

例題 2:とかす速さをくらべる実験

同じ重さの角砂糖を、下の表のような4つの条件で水に入れ、完全にとけるまでの時間を測りました。

条件A:常温・そのまま・混ぜないB:常温・そのまま・かき混ぜるC:お湯・そのまま・混ぜないD:常温・くだく・混ぜない
とけるまでの時間いちばん長いAより短いAより短いAより短い

(1) B・C・Dが、いずれもAより速くとけたのはなぜですか。それぞれ理由を答えなさい。 (2) この実験からわかる、物を水にはやくとかす方法を3つ答えなさい。

とき方

  1. B:かき混ぜることで、まだ砂糖がとけていない新しい水の部分を次々にふれさせられるから
  2. C:お湯にすることで水の粒の動きが激しくなり、砂糖がとけこむ勢いが上がるから
  3. D:くだくことで、砂糖と水がふれ合う面積が広くなるから
  4. (2)の答え:かき混ぜる・あたためる・細かくくだくの3つ
例題 3:「とける」の意味のちがいを確かめる

実験A:15gの食塩を水にとかし、その後すべての水を蒸発させた。
実験B:うすい塩酸にアルミニウムの小片を入れると、あわを出しながら少しずつ小さくなり、 しばらくすると見えなくなった。その液の水分を蒸発させた。
(1) 実験Aで蒸発皿に残る固体は何gですか。 (2) 実験Bで蒸発皿に残るものは、もとのアルミニウムといえますか。理由もあわせて答えなさい。

とき方

  1. 実験Aは食塩が水にとけただけで、食塩そのものは変化していない → 蒸発させれば15gの食塩がそのまま出てくる
  2. 実験Bはアルミニウムが塩酸と反応してあわ(気体)を出しながら別の物質に変化している
  3. 残るのは白い粉のような別の物質で、もとのアルミニウムとはいえない。あわが出て別の物質に変わる反応が起きたため

くらべてわかること:実験Aは「水にとける」だけなので重さも物質も保たれる。 実験Bは金属が液体と反応して「別の物質に変わりながらとける」ので、あわ(気体)が発生し、 蒸発させても金属の姿にはもどらない。

📝 水溶液の見分け方 3つの手がかり

  • 手がかり1:蒸発させて固体が残るかどうかで、固体グループと気体・液体グループに分ける
  • 手がかり2:固体グループは、液を冷やして結晶が出るか(ホウ酸水は出る、食塩水はほぼ出ない)や、固体を熱したときのようす(さとうは黒くこげる、食塩はパチパチはじける)で1つずつ確定させる
  • 手がかり3:気体がとけているものは、手であおいでにおいをかいで見分ける
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水溶液の性質として正しいものはどれ?