食塩水や砂糖水のように、物が水にとけた液を水溶液(すいようえき)といいます。 水溶液の濃さのことを濃度といい、水溶液全体の重さのうち、とけている物の重さが どれくらいの割合をしめるかを、百分率(%)で表します。
濃度〔%〕= とけている物の重さ〔g〕 ÷ 水溶液の重さ〔g〕 × 100
物を水にとかしても、とけた物がなくなってしまうわけではありません。 とけた物の重さは、そのまま水の重さに足し算されます。 つまり、水溶液の重さは「水の重さ」だけではなく、「水の重さ+とけている物の重さ」になります。
まちがえやすい注意:濃度の式の分母は「水の重さ」ではなく「水溶液の重さ」! 「とけている物の重さ ÷ 水の重さ」で計算すると答えがずれてしまう。
上の例(水80g・食塩20g)を使って、濃度を求める手順を確認します。
📝 このセクションのまとめ
食塩水や砂糖水のように、物が水にとけた液を水溶液(すいようえき)といいます。 水溶液の濃さのことを濃度といい、水溶液全体の重さのうち、とけている物の重さが どれくらいの割合をしめるかを、百分率(%)で表します。
濃度〔%〕= とけている物の重さ〔g〕 ÷ 水溶液の重さ〔g〕 × 100
物を水にとかしても、とけた物がなくなってしまうわけではありません。 とけた物の重さは、そのまま水の重さに足し算されます。 つまり、水溶液の重さは「水の重さ」だけではなく、「水の重さ+とけている物の重さ」になります。
まちがえやすい注意:濃度の式の分母は「水の重さ」ではなく「水溶液の重さ」! 「とけている物の重さ ÷ 水の重さ」で計算すると答えがずれてしまう。
上の例(水80g・食塩20g)を使って、濃度を求める手順を確認します。
📝 このセクションのまとめ
固体を水にとかしても、水溶液の体積(かさ)はほとんど増えませんが、 重さはとかした物の分だけ増えます。 そのため、同じ物をとかした水溶液どうしを同じ体積で比べると、とけている物が多い=濃い水溶液ほど重くなります。
体積がほとんど変わらないのに重さだけ増えるのは、とけている物がすきまに入りこむように水になじむためです。 「体積=重さ」ではないことを覚えておきましょう。
物を水にとかし続けていくと、ある量をこえたところで、それ以上は一切とけなくなる限界がおとずれます。 この「とかせる限界までとかしきった」状態の水溶液を、飽和水溶液と呼びます。 飽和水溶液には、次のとても大切な性質があります。
最重要ポイント:ある物の飽和水溶液の濃度は、温度が同じなら、水溶液の量に関係なく一定になる!
覚え方:「量が増えても濃さは変わらない」のは、水も、とける物も同じ割合で増えているから。 カルピスを濃さを変えずに大きいコップで作るようなイメージです。
濃度を計算するときに、いちばん注意しなければいけないのがとけ残りです。 とけきれずに底に沈んだ分は、いわば「水溶液の外にある」もの。 とけている量にも、全体の重さにも一切カウントしません。
よくある間違い:加えた量(25g)をそのまま使って 「25 ÷ (60+25) × 100」と計算してしまうミスが多い。 「実際にとけた重さ」だけを使うのが正解!
「水90gに食塩10gをとかした食塩水(10%)」を元に、 水を足す・とけている物を足す・水を蒸発させるの3つの操作で濃度がどう変わるかを比較します。
| 項目 | 元の食塩水 | 水を足す | とける物を足す | 水を蒸発させる |
|---|---|---|---|---|
| 水の重さ | 90g | 190g | 90g | 40g |
| とけている物の重さ | 10g | 10g(変わらない) | 30g | 10g(変わらない) |
| 水溶液の重さ | 100g | 200g | 120g | 50g |
| 濃度 | 10% | 5% | 25% | 20% |
覚え方のコツ:水を足すと濃度は下がる、とけている物を足す・水を蒸発させると濃度は上がる。 どの操作でも「とけている物の重さ」自体は、水を足しても蒸発させても変わらないことに注目しよう。
濃度は食品や日用品にもよく使われる考え方です。数字が大きいほど「こい」ことを表します。
Q. 食塩水に水を加えると、とけている食塩の重さは変わりますか?
A. 変わりません。水を加えても食塩そのものは増えたり減ったりしないので、食塩の重さはそのままです。水溶液全体の重さだけが増えるので、濃度は下がります。
Q. 同じ濃度の食塩水どうしを混ぜたら、濃度は変わりますか?
A. 変わりません。同じ濃さの水溶液を何倍にしても、濃さそのものはそろったままです。
Q. とけ残りがあるとき、水溶液の重さはどう求めますか?
A. とけ残りの重さは水溶液の重さにふくめません。「水の重さ+実際にとけた物の重さ」だけで求めます。
Q. 飽和水溶液の量を2倍にしたら、濃度も2倍になりますか?
A. なりません。同じ温度なら、飽和水溶液の濃度は水溶液の量に関係なく一定です。水も、とけている物も同じ割合で増えているだけだからです。
Q. 同じ物をとかした同じ体積の水溶液を比べるとき、どちらが重いか一目で分かる方法は?
A. 濃度を比べればわかります。同じ物をとかした水溶液どうしで体積がほぼ同じであれば、濃度が濃い方が重い水溶液です。
水溶液に水を加えたときの変化、飽和水溶液の性質、とけ残りの扱い方の3つを、 具体的な数字で確認していきます。
水140gに砂糖60gを加えてよくとかした。
(1) この砂糖水の濃度は何%ですか。
(2) この砂糖水に水を加えて、全体の重さを400gにしました。このときの濃度は何%ですか。
とき方 (1)
とき方 (2)
ポイント:水を加えても、とけている砂糖の重さそのものは変化しない。 変わるのは水溶液全体の重さだけなので、その分だけ濃度が下がる。
20℃の水100gには、ミョウバンが25gまでとける(これ以上はとけない)ものとします。
(1) 20℃の水100gにミョウバンをとけるだけとかした飽和水溶液の濃度は何%ですか。
(2) 20℃の水300gにミョウバンをとけるだけとかした飽和水溶液の重さと濃度をそれぞれ求めなさい。
| 水の重さ〔g〕 | 100 | 300 |
|---|---|---|
| とけるミョウバンの重さ〔g〕 | 25 | ? |
とき方 (1)
とき方 (2)
ここが重要:水の量を3倍にしても、飽和水溶液の濃度は20%のまま変わらない。 同じ温度なら、飽和水溶液の濃度は量に関係なく一定になるからだ。
20℃の水90gに、ある物質を50g加えてよくかき混ぜたところ、とけきれずに20gがとけ残り、底に沈んだままになった。
(1) 実際にとけた物質の重さは何gですか。
(2) この水溶液の濃度は何%ですか。
とき方 (1)
とき方 (2)
間違えやすい!加えた50gをそのまま使って「50÷(90+50)×100」と計算するのは誤り。 とけ残った物は水溶液の外にあるものと考え、実際にとけた重さだけを使うこと。
📝 濃度計算 4つの手順