食塩水をろ紙に通しました。下に落ちてきた液は、透明です。
さて、この液は食塩水でしょうか。それとも、食塩が取り除かれた水でしょうか。
食塩が全部溶けていたなら、ろ過した後も食塩水です。
ここで確かめたいのは、「何という物質か」だけではありません。今、その物質が溶けているのか、固体として残っているのかです。
ろ紙は、溶けている食塩を取り除けない
水に入れる前の食塩は、目に見える粒です。その姿を思い浮かべると、ろ紙に引っかかりそうに感じるかもしれません。
でも、水に溶けた後は、目に見える粒のまま浮かんでいるわけではありません。溶けている食塩は、普通のろ紙を水と一緒に通り抜けます。
「食塩は固体だから、ろ紙に残る」と考える前に、その食塩は今も固体として残っているのかを確かめてください。
食塩と砂が混ざっていたら？
食塩と砂が混ざっています。ここに、食塩が全部溶けるだけの水を加え、よくかき混ぜました。
食塩は溶けますが、砂は溶けずに残ります。この状態でろ過すると、どうなるでしょうか。
| 場所 | あるもの |
|---|---|
| ろ紙の上 | 砂 |
| ろ紙を通り抜けた液 | 食塩水 |
ろ紙を通り抜けた液を「ろ液」といいます。
この実験で、食塩がなくなったわけではありません。砂はろ紙の上へ、溶けた食塩は水と一緒に下へ。それぞれがどこへ行ったかを追いましょう。
溶け残った食塩なら、ろ紙に残る
では、水が少なく、食塩が溶け残っていたらどうでしょうか。
この場合、溶け残った食塩の結晶はろ紙に残ります。一方、水に溶けている食塩は通り抜けます。
同じ食塩でも、溶けている分と、固体として残っている分では、ろ過したときの行き先が違います。
「食塩は通る」「食塩は残る」のどちらかを丸暗記すると、条件が変わった問題で困ってしまいます。
再結晶の後も、同じように考える
水溶液を冷やして結晶が出てきたときも、考え方は同じです。
ろ過すれば、出てきた結晶を液体から分けられます。ただし、ろ液に何も溶けていないとは限りません。冷やした後も溶けたまま残っている分は、ろ紙を通り抜けます。
前の記事で考えた「結晶になった分」と「まだ溶けている分」が、ここでも大切になります。
最後に、一問だけ
食塩と砂を水に入れ、食塩を全部溶かしてからろ過しました。ろ液は透明でした。
「透明だから、食塩は入っていない」
この説明は正しいでしょうか。
正しくありません。透明でも、食塩は溶けています。ろ液の水を蒸発させると、食塩を取り出せます。
見えなくなったことと、なくなったことは違います。
ろ過の問題では、ろ紙の上だけを見て終わりにせず、通り抜けた液に何が含まれているかまで考えてください。
SAPIX小5の水溶液｜性質・溶解度・中和の解き直し：図と例題で解き直す
ろ紙の上に残ったものは、乾いているとは限らない
ろ過した直後のろ紙には、固体だけでなく液体も付いています。食塩と砂を分ける実験なら、ろ紙の上の砂が食塩水でぬれている場合があります。このまま乾かすと、砂に付いていた液の水が蒸発して食塩が残ることがあります。「ろ紙の上にあるから、純粋な砂だけ」とは、まだ言い切れません。
分けた砂の質量を求める問題では、洗う操作や乾燥する操作が条件に含まれているかを確認します。洗う水までろ液へ加えると、今度はろ液全体の水の量が変わります。どこで何を測ったかによって、計算に使う重さも変わるのです。装置の名前だけでなく、操作の順番を読む必要があります。
例題1：ろ液から食塩を取り出す
食塩5gと砂3gの混合物に、水を十分に加えて食塩を全部溶かしました。ろ過したあと、ろ液と、砂を洗った水をすべて合わせ、水だけを完全に蒸発させます。食塩を失うことはなく、砂もろ紙を通らないものとします。取り出せる食塩は何gですか。
解答：5gです。 溶けた食塩は、ろ液や砂に付いた液の中へ移っています。洗った水も合わせて回収し、水だけを取り除く条件なので、最初の食塩5gを取り出せます。砂3gまで加えた8gを答えるのは、ろ紙の上と下の行き先を混同した答えです。
例題2：ぬれた砂の重さは、そのまま使える？
ろ紙の上の砂を取り出すと、重さが4gでした。最初の砂は3gです。「砂が水と反応して1g増えた」と判断してよいでしょうか。砂は水に溶けず、反応もしない条件とします。
解答：判断できません。 砂に水や食塩水が付いている可能性があります。条件で反応しないと分かっているので、まず付着した液体や混ざったものを考えます。砂だけの重さを比べるなら、適切に洗って、十分に乾燥させてから測る必要があります。
この例では、計算の差は1gですが、その1gが何かは差だけでは決まりません。実験の問題では、数値が出たことと、その数値の意味が分かったことを分けてください。ろ過前の固体、ろ過直後のぬれた固体、乾燥後の固体を、同じものとして扱っていないかを確かめます。
また、ろ過は水に溶けた食塩を取り除く操作ではありません。ろ液をもう一度普通のろ紙へ通しても、溶けた食塩を砂と同じように集めることはできません。取り出したいものの状態に合った操作を選ぶことが、実験の組み立てにつながります。