�T-5　溶液の調製１ （その６）

このページの使い方 ※　マニュアル本文（黒字）は学生に配布するマニュアル本文の内容です。 ※　解説（青字）は、私が実験指導中に口頭で伝えた内容を文章化しました。主に実験前の説明で解説することを前提にしています。マニュアルには記述してない、非常に重要な内容を含みます。解説がこのホームページの中心と考えています。これから実験を学ぶ学生に特に読んでいただきたいと希望しています。 ※　まとまったマニュアル本文は、「マニュアル本文」をクリックすると表示されます。

＜操作２＞

操作１で調製した溶液を用いて次の各濃度の溶液を調製する。 Ａ：１%(w/w) NaCl溶液を３０ｇ調製する。 Ｂ：１%(w/v) NaCl溶液を３０ml調製する。 Ｃ：0.１mol/l NaCl溶液を２５ml調製する。 Ｄ：１%(w/w) D-Glucose 溶液を５ｇ調製する。 Ｅ：１%(w/v) D-Glucose 溶液を５ml調製する。 Ｆ：0.１mol/l D-Glucose 溶液を５ml調製する。

１）：まず、＜操作１＞と同様に前準備のために実験ノートにマニュアルを作成する。

ア）：Ａ〜Ｆ溶液を調製するためには，操作１で調製したａ〜ｆの溶液のうち、どれを使えばよいかを考え、実施可能な方法を選択し、必ず自分の実験ノート上に計算の式をすべて記載し、計算結果を記録する。

解説：＜Ａ〜Ｆ溶液調製に必要な操作１で調製した溶液は？＞

まず何を考えるべきか。＜操作１＞で調製したａ〜ｆの溶液のどれを使うかですね。 　ａ〜ｃの溶質はNaClで、ｄ〜ｆはD-Glucoseですから、まずＡ〜Ｃを調製するためにはａ〜ｃを選択ですね。そしてＤ〜Ｆはｄ〜ｆですね。それでは次に個別に考えてみましょう。

解説：＜溶液調製に必要な溶液選択と計算：Ａ＞

Ａ：１%(w/w) NaCl溶液を３０ｇ調製しなさい。

使用する溶液の選択。 　ａ〜ｃのどれかですね。どれが良いか、どう考えるべきでしょう？。

�@　はじめに何を作るかを確認しましょう。作るのは１%(w/w)の液ですね。１%(w/w)とは溶液１００ｇ中に１ｇの溶質が含まれる液ですね。これを３０ｇ作る。 　ということは、「できあがりの溶液３０ｇ中に０．３ｇのNaClが含まれる溶液」ですね。これに気づくことがまず第一です。繰り返しますが、NaClが０．３ｇ入っていれば良い訳です。

�A　次に作る元になる溶液はどうでしょう？3%(w/w) NaCl溶液、3%(w/v) NaCl溶液、0.5mol/l NaCl溶液がありますね。 　それぞれの溶液を見てみましょう。 　3%(w/w)溶液は、溶液100g中に溶質３ｇが含まれる液ですね。これが100gある。 　3%(w/v)溶液は、溶液100ml中に溶質３ｇが含まれる液ですね。これが100mlある。 　0.5mol/l 溶液は、溶液1�g中に溶質が0.5mol（溶質がNaClの場合は29.22g)含まれる溶液ですね。これが100mlある。

�B　3種類の溶液のどれかを選択して、�@にある通り、NaClを０．３ｇ取って、溶液量を３０ｇにすれば目的溶液ができますね。

※じゃどの溶液を選択すべきでしょうか。それぞれ考えてみましょう。えっ！考えるって、何を考えたら良いの？ 　どの溶液をどれだけ採ったら溶質が０．３ｇはいっているだけの溶液が採れるかを考えたらいいでしょう！。・・・・えつ？。わからない？？？ 　それじゃ、具体的に考えてみましょう。

◎１：3%(w/w)溶液は、溶液100g中に溶質３ｇが含まれる液ですね。だから、この溶液を「１０ｇ」採れば、その中に０．３ｇの溶質を含みますね。 　調製する溶液量は３０ｇですから、3%(w/w)溶液を１０ｇ（NaClが０．３ｇ含まれてますよ！）採って水を加えて３０ｇにすれば、この溶液３０ｇ中に溶質が０．３ｇはいった溶液、つまり０．３ｇ／３０ｇだから１ｇ／１００ｇすなわち１％溶液を３０ｇ作ったことになりますね。さあ、できました。

◎２：3%(w/v)溶液は、溶液100ml中に溶質３ｇが含まれる液ですね。だから、この溶液を１０ｍｌ採れば、その中に０．３ｇの溶質を含みますね。 　で、調製する量は３０ｇですから、3%(w/v)溶液を１０ｍｌ採って水を加えて３０ｇにすれば、この溶液３０ｇ中に溶質が０．３ｇはいった溶液、すなわち１％溶液を３０ｇ作ったことになりますね。さあ、この方法でもできました。

◎３：では0.5mol/l 溶液ではどうでしょう？。この溶液は1�g中に溶質が0.5mol（溶質がNaClの場合は29.22g)含まれる溶液ですね。この溶液を何ｍｌ採れば０．３ｇのＮａＣｌを含む溶液量になるでしょうか。 　計算してみましょう。 　　溶液量１リットル：２９．２２ｇ(NaCl)＝溶液量Ｘリットル：０．３ｇ(NaCl)という関係になりますね。だからXリットルは　Xﾘｯﾄﾙ=1ﾘｯﾄﾙ×0.3g/29.22g=0.010266940････ﾘｯﾄﾙ→ 　10.266940････mlという割り切れないあたいになるため、実験では採るのがむずかしいですね。

結論：ということで、この方法は良くなさそうですね。◎１または◎２の方法が良さそうですね。 　　◎１：3%(w/w)溶液を１０ｇ採って水を加えて３０ｇにする。 　　◎２：3%(w/v)溶液を１０ｍｌ採って水を加えて３０ｇにする。 　◎１でも◎２でも良くて、実験室の設備と、実験者の好みとから選択すればよいでしょう。

解説：＜溶液調製に必要な溶液選択と計算：Ｂ＞

Ｂ：１%(w/v) NaCl溶液を３０ml調製しなさい。

これはＡ：と同じ考え方で良いですね。調製量が３０ｍｌになっただけですから、 　結論： 　　△１：3%(w/w)溶液を１０ｇ採って水を加えて３０ｍｌにする。 　　△２：3%(w/v)溶液を１０ｍｌ採って水を加えて３０ｍｌにする。 　のいずれかで良いでしょう。

解説：＜溶液調製に必要な溶液選択と計算：Ｃ＞

Ｃ：0.１mol/l NaCl溶液を２５ml調製しなさい。

モル濃度の溶液ですね。％濃度の溶液は上のＡ：で考えましたね。わかれば本当に簡単ですけど、慣れないと結構めんどうではありませんか？ 　実は、モル濃度溶液では、元の溶液に同じモル濃度溶液を使えばものすごく簡単です。 　元の液として0.5mol/l 溶液を使います。 　考え方は、0.5mol/l→0.1mol/lにするわけですから、濃度が１／５にすればよいわけですね。 　だから、５倍に薄めてやれば良いのです。これを「５倍希釈する」と言います。 　５倍希釈するわけですから、100mlを5倍希釈するとは、500mlにすればよいわけです。 　調製量は２５ｍｌですから、5倍希釈した結果２５ｍｌになれば良いので簡単ですね。

結論：0.5mol/l 溶液を５ｍｌ採り、水を加えて２５ｍｌにすれば良い。 　どうです！モル濃度溶液の方が簡単であることがわかりましたか？モル濃度溶液は便利です。 　５倍希釈液の作り方は、元の液を１採ったら、これに水を加えて５の量にすればよい。

解説：＜溶液を希釈するときの計算間違い＞

私の経験で、学生がよく間違えるのは、５倍希釈だから元の液１にその５倍の水を加えちゃう。ん〜！ちょっと考えて！！元の液１に水を５加えると全部で６になるよね。これって、６倍希釈でしょ！！。ということです。

解説：＜溶液調製に必要な溶液選択と計算：Ｄ＞

Ｄ：１%(w/w) D-Glucose 溶液を５ｇ調製しなさい。

使用する溶液の選択。 　ｄ〜ｆのどれかですね。Ａ：と同じ考え方で良いでしょう。再度練習してみましょう。

�@　何を作るか確認します。作るのは１%(w/w)の液ですね。１%(w/w)とは溶液１００ｇ中に１ｇの溶質が含まれる液ですね。これを５ｇ作る。ということは、できあがりの溶液５ｇ中に０．０５ｇ（５０ｍｇ）のD-Glucoseが含まれる溶液ですね。

�A　作る元になる溶液を確認します。5%(w/w) D-Glucose 溶液、5%(w/v) D-Glucose NaCl溶液、0.5mol/l D-Glucose 溶液がありますね。それぞれの溶液を見てみましょう。 　5%(w/w)溶液は、溶液100g中に溶質５ｇが含まれる液ですね。これが100gある。 　5%(w/v)溶液は、溶液100ml中に溶質５ｇが含まれる液ですね。これが100mlある。 　0.5mol/l 溶液は、溶液1�g中に溶質が0.5mol（溶質がD-Glucoseの場合は90.09g)含まれる溶液ですね。これが100mlある。

�B　3種類の溶液のどれかを選択して、D-Glucoseを０．０５ｇ分の溶液量を取り、これに水を加えて溶液量を５ｇにすれば目的溶液ができますね。

▽１：5%(w/w)溶液は、溶液100g中に溶質５ｇが含まれる液ですね。だから、この溶液を１ｇ採れば、その中に０．０５ｇの溶質を含みますね。調製する液量は５ｇですから、この溶液を１ｇ採って水を加えて５ｇにすれば０．０５ｇのD-Glucoseを含む溶液、すなわち、１%(w/w) D-Glucose 溶液が５ｇできますね。

▽２：5%(w/v)溶液は、溶液100ml中に溶質５ｇが含まれる液ですね。だから、この溶液を１ｍｌ採れば、その中に０．０５ｇの溶質を含みますね。調製する液量は５ｇですから、この溶液を１ｍｌ採って水を加えて５ｇにすれば０．０５ｇのD-Glucoseを含む溶液、すなわち、１%(w/w) D-Glucose 溶液が５ｇできますね。

▽３：0.5mol/l 溶液ではどうでしょう？。この溶液は1�g中に溶質が0.5mol（溶質がD-Glucoseの場合は90.09g)含まれる溶液ですね。この溶液を何ｍｌ採れば０．０５ｇのＮａＣｌを含む溶液量になるでしょうか。これは計算しなくてもＣ：と同様使用が難しいことがわかりますね。

結論：ということで、▽１または▽２の方法が良さそうですね。 　　▽１：5%(w/w)溶液を１ｇ採って水を加えて５ｇにする。 　　▽２：5%(w/v)溶液を１ｍｌ採って水を加えて５ｇにする。 　▽１でも▽２でも良くて、実験室の設備と、実験者の好みとから選択すればよいでしょう。

解説：＜溶液調製に必要な溶液選択と計算：Ｅ＞

Ｅ：１%(w/v) D-Glucose 溶液を５ml調製しなさい。

これはＤ：と同じ考え方で良いですね。調製量が５ｍｌになっただけですから、 　結論：▲１：5%(w/w)溶液を１ｇ採って水を加えて５ｍｌにする。 　　　　▲２：5%(w/v)溶液を１ｍｌ採って水を加えて５ｍｌにする。 　のいずれかで良いでしょう。

解説：＜溶液調製に必要な溶液選択と計算：Ｆ＞

Ｆ：0.１mol/l D-Glucose 溶液を５ml調製しなさい。

モル濃度の溶液ですね。Ｃ：と同じで、元の溶液に同じモル濃度溶液を使えばものすごく簡単です。 　元の液として0.5mol/l 溶液を使います。0.5mol/l→0.1mol/lにするわけですから、５倍希釈します。 　調製量は５ｍｌですから、5倍希釈した結果５ｍｌになれば良いので簡単ですね。 　結論：0.5mol/l 溶液を１ｍｌ採り、水を加えて５ｍｌにすれば良い。

解説：＜溶液の濃度を変えるには、高濃度の原液を希釈して、低濃度の溶液を作る＞

さあ、これらの結果から、何かに気づきませんか？ 　ａ〜ｆの溶液を元にしてＡ〜Ｆの溶液を調製するためにやることは、すべて希釈ですね。 　じゃ、濃縮は？実は、現在の実験技術では、バイオの世界で濃縮することはきわめて難しいのです。 　濃縮するための簡単な方法は、エネルギーを使って水分を蒸発させて・・・という方法がよく使われます。しかし、生物由来の物質の大部分が熱に弱く、熱をかけると変化しやすいものがおおいため、生体関連試料に熱をかけることが難しいのです。熱をかけずに、かつ、簡単に安価に行える有効な濃縮方法はありません。 　したがって、水溶液の濃度を変えることが容易にできるのは特殊な場合を除いて高濃度溶液を低濃度溶液にすることしかできません。