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陽イオン交換樹脂}} \\[.5zh] \textbf{\textcolor{magenta}{スチレン(ビニルベンゼン)と$\bm{p}$\,–\,ジビニルベンゼンを共重合}}させる. \\[.2zh] すると,\ 三次元網目状構造をもつポリスチレン樹脂ができる. \\[.2zh] さらに濃硫酸でスルホン化}}すると,\ ポリスチレンスルホン酸樹脂となる. {スチレン}ジビニルベンゼン ポリスチレンスルホン酸樹脂}}} \\\\
酸性基を多く含む樹脂は,\ \電離した\ce{H+}と溶液中の他の陽イオンとを交換}}できる.
樹脂の使用後は,\ そのままでは交換能力が失われたままである. \\[.2zh] そこで,\ 使用後の樹脂に\textbf{\textcolor{red}{希塩酸や希硫酸などの強酸性溶液を通す}}(多量の\ce{H+}を加える). \\[.2zh] すると,\ \{逆反応が起こって再び\ce{- SO3H}に戻り,\ 交換能力を取り戻す}}. \\[.2zh] これを\イオン交換樹脂の再生}}という. \\[.2zh] 再生後,\ 塩酸が流出しなくなるまで十分に蒸留水で洗浄する. \\\\\\
陰イオン交換樹脂}} \\[.5zh] ポリスチレン樹脂に塩基性基\ce{- N+(CH3)3}\,(トリメチルアンモニウム基)を導入する. \\[.2zh] さらに強塩基で処理すると,\ 水酸化物\ce{- N+(CH3)3OH-}\,となる. \\[.2zh] 塩基性基を多く含む樹脂は,\電離した\ce{OH-}\,と溶液中の他の陰イオンとを交換}}できる.
使用後,\ \水酸化ナトリウム溶液などの強塩基性溶液を通すと再生}}する. \\\\
イオン交換樹脂の利用}} \\[.5zh] 陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂混合物をカラム(円筒状容器)に詰める. \\[.2zh] 上から食塩水を通すと,\ \ce{Na+}\,は\ce{H+}\,に,\ \ce{Cl-}\,は\ce{OH-}\,に交換され,\ 下から\ce{H2O}が流出する. \\[.2zh] このような陽イオンや陰イオンを含まない水を\textbf{\textcolor{blue}{脱イオン水}}という. \\[.2zh] なお,\ イオン交換樹脂では非電解質(イオンでない物質)や有機化合物は除去できない. \\\\\\\\
}十分量の陽イオン交換樹脂を詰めた管に濃度不明の硫酸銅(I\hspace{-.1em}I)水溶液10\,mLを通し,\ \\[.2zh] \hspace{.5zw}流出液を0.10\,mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ,\ 40\,mLを要した. \\[.2zh] \hspace{.5zw}硫酸銅(I\hspace{-.1em}I)水溶液のモル濃度を求めよ.
化学反応式より,\ \textcolor{magenta}{1\,molの\ce{Cu^2+}\,が2\,molの\ce{H+}\,に交換}される. \\[1zh] 硫酸銅(I\hspace{-.1em}I)水溶液のモル濃度を$x$\,[mol/L]とする. \\[.5zh] \ce{Cu^2+}\,は\,$\left(x\times\bunsuu{10}{1000}\right)$\,molあったから,\ 流出液中に\ce{H+}\,は\ \textcolor{red}{$\left(x\times\bunsuu{10}{1000}\times2\right)$\,mol}ある. の記述に当てはまるものを,\ 次の3つのアミノ酸から全て選べ. \\[.2zh] \hspace{.5zw} アラニン\ (等電点6.0), グルタミン酸\ (等電点3.2), リシン\ (等電点9.7) \\[.8zh] \hspace{.5zw} (1)\ \ pH\,9の緩衝液に溶解させたとき,\ 陰イオン交換樹脂に吸着するもの. \\[.5zh] \hspace{.5zw} (2)\ \ pH\,6の緩衝液に溶解させたとき,\ 陽イオン交換樹脂に吸着するもの. \\[.5zh] \hspace{.5zw} (3)\ \ pH\,6の緩衝液に溶解させたとき,\ 陰イオン交換樹脂に吸着するもの. \\[.5zh] \hspace{.5zw} (4)\ \ pH\,4の緩衝液に溶解させたとき,\ 陽イオン交換樹脂に吸着するもの. \\[.5zh] アラニン,\ \ グルタミン酸}     (2)\ \ \textbf{リシン} \\[.5zh] (3)\ \ \textbf{グルタミン酸}          \;(4)\ \ \textbf{アラニン,\ \ リシン
アミノ酸は,\ 水溶液中では陽イオン・双性イオン・陰イオンが平衡状態にある. \\[.2zh] 水溶液の\,\text{pH}\,が変化すると平衡が移動し,\ それぞれのイオンの割合が変化する. \\[.2zh] \text{pH}が小さい(\ce{H+}\,が多い)ほど,\ \ce{H+}\,を受け取って陽イオンの割合が増える. \\[.2zh] 逆に,\ \text{pH}が大きい(\ce{H+}\,が少ない)ほど,\ \ce{H+}\,を放出して陰イオンの割合が増える. \\[.2zh] 陽イオンと陰イオンの割合が等しく,\ 平衡混合物全体として電荷が0になる\text{pH}が等電点である. \\[.2zh] 結局,\ アミノ酸は\textbf{等電点より小さいpHでは主に陽イオン,\ 大きいpHでは陰イオン}となっている. \\[.2zh] 後は,\ 陽イオンは陽イオン交換樹脂,\ 陰イオンは陰イオン交換樹脂に吸着することに着目する. \\[1zh] (1)\ \ \text{pH}\,9で陰イオンとなるのは,\ 等電点が\text{pH}\,9よりも小さいアラニンとグルタミン酸である. \\[.2zh] (2)\ \ \text{pH}\,6で陽イオンとなるのは,\ 等電点が\text{pH}\,6よりも大きいリシンである.\ アラニンは双性イオン. \\[.2zh] (3)\ \ \text{pH}\,6で陰イオンとなるのは,\ 等電点が\text{pH}\,6よりも小さいグルタミン酸である. \\[.2zh] (4)\ \ \text{pH}\,4で陽イオンとなるのは,\ 等電点が\text{pH}\,4よりも大きいアラニンとリシンである.