問99-95 解説




問95 
低分子やイオンの水溶液中における
拡散係数 D に関する記述のうち正しいのはどれか。
2つ選べ。
ただし、理想状態における拡散を仮定する。


1 D は水和による影響を受けない。
2 D は溶液の粘度に反比例する。
3 D は絶対温度に比例する。
4 D は溶質の半径に比例する。
5 D は溶質の濃度に比例する。



拡散係数とは、溶解速度に関する
ネルンスト-ノイエス-ホイットニー
(Nernst-Noyes-Whitney)の式におけるパラメータです。





※左辺は溶解速度という意味です。
※Dは拡散係数と呼ばれる数で
さらに




で表されます。

ηが、溶液の粘度です。
イメージとしては
ネバネバしてる液では、溶解しにくいというイメージです。

r は粒子の半径です。
イメージとしては
粒子の半径が大きいほど溶けにくいイメージです。

Tは温度です。
温度が高いほうが溶けやすいイメージです。

R、N、πは定数です。


選択肢 1 ですが
水和すると、粒子の半径が大きくなったようなものと
考えられるので、r が変化します。
水和による影響がないとはいえません。


よって、選択肢 1 は誤りです。



選択肢 2 ですが
粘度 η と、拡散係数 D は
式より、反比例します。

よって、選択肢 2 は正しいです。



選択肢 3 ですが
絶対温度 T と、拡散係数 D は
式より、比例します。

よって、選択肢 3 は正しいです。


選択肢 4 ですが
溶質の半径 r と、拡散係数 D は
式より、反比例します。

よって、選択肢 4 は誤りです。



選択肢 5 ですが
溶質の濃度 C と、拡散係数 D は
式にCが入っておらず、関係ありません。

よって、選択肢 5 は誤りです。



以上より、正解は 2,3 です。










(拡散及び溶解速度)