令和元年度（再試験） 問20 高分子化学
次の記述の【 】に入る語句の組合せとして、最も適切なものはどれか。
【 ア 】で区切られた2つの部屋の左側に純溶媒を、右側に質量濃度Cの高分子の溶液を入れる。この系が平面状態にあるとき、左側の圧力をp、右側の圧力をp＋πとすると、πを【 イ 】といい、無限希釈状態（C→0）で次式が成り立つ。
π＝RTC／M
ここでR、Tはそれぞれ気体定数、絶対温度であり、Mは高分子の場合、【 ウ 】である。この式は【 エ 】と呼ばれる。一方、Cが有限濃度である場合は
π／RTC＝1／M＋AC＋…
のように近似することができ、この式の比例定数を【 オ 】という。
| ア | イ | ウ | エ | オ | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ① | 半透膜 | 浸透圧 | 重量平均分子量 | ファンデルワールスの式 | 第3ビリアル係数 | |
| ② | 透過膜 | 透過圧 | 重量平均分子量 | ファンデルワールスの式 | 第3ビリアル係数 | |
| ③ | 半透膜 | 浸透圧 | 数平均分子量 | ファンデルワールスの式 | 第1ビリアル係数 | |
| ④ | 透過膜 | 透過圧 | 数平均分子量 | ファントホッフの式 | 第2ビリアル係数 | |
| ⑤ | 半透膜 | 浸透圧 | 数平均分子量 | ファントホッフの式 | 第2ビリアル係数 |
正答
⑤ 半透膜 / 浸透圧 / 数平均分子量 / ファントホッフの式 / 第2ビリアル係数
半透膜は溶媒分子のみを通し、溶質分子は通さない膜のことを指します。右側の部屋は高分子の濃度が高い液であるため、左右の部屋には濃度勾配があります。この濃度勾配を減らそうと、左の部屋から右の部屋へ（濃度の高い方へ）液が流れます。この時の力 π を浸透圧と呼びます。
浸透圧はπ＝RTC／Mで表され、ファントホッフの式と呼ばれます。Cが有限濃度の時、各項の係数 Amを第 mビリアル係数と呼びます。特に希薄溶液では、２つの分子鎖間の相互作用の効果をあらわす第 2ビリアル係数が重要な意味を持ちます。