水溶液とは ── 3つの言葉を区別する
濃度の計算が苦手な人のほとんどは、計算より先に 「どれが何のことか」 でつまずいています。まずは用語をハッキリ分けます。
- 溶質 ＝ 砂糖
- 溶媒 ＝ 水
- 溶液 ＝ 砂糖水（砂糖＋水）
- 溶媒が水なので、これは 水溶液でもある。
水溶液の3つの特徴
水溶液は、ただ「混ざっている」のではありません。次の3つを満たしてはじめて水溶液と呼びます。
①透明である（色がついていてもよい）。例：硫酸銅水溶液は青色だが、向こう側が透けて見える。
②均一である。どこをとっても同じ濃さで、どんなに長く置いても下に溜まったり上に浮いたりしない。
③溶質の粒子が、水の粒のすき間に バラバラに散っている。だから濾紙でこしても分けられない。
- 牛乳：白くて向こうが透けない（不透明）→ 水溶液ではない（乳濁液）。
- 墨汁：黒くて不透明、放っておくと底に沈む → 水溶液ではない。
- 泥水：にごっていて、しばらく置くと泥が下に溜まる → 水溶液ではない（懸濁液）。
質量パーセント濃度
水溶液の「濃さ」を数字で表すのが 質量パーセント濃度 です。中1理科で出る濃度の表し方は、これ1種類だけです。
濃度（％）＝ 溶質の質量（g）÷ 溶液の質量（g）× 100
ここで 溶液 ＝ 溶質 ＋ 溶媒（足し算）。割り算する相手は 溶液であって、溶媒（水）ではありません。
- 水95gに食塩5gを溶かした。
- 溶液の質量 ＝ 95 ＋ 5 ＝ 100g。
- 濃度 ＝ 5 ÷ 100 × 100 ＝ 5%。
3つの公式の使い分け
濃度の式は1本ですが、何を求めるかによって式の形が変わります。「知りたい量を左辺に」と覚えれば自由に変形できます。
濃度知りたい：濃度 ＝ 溶質 ÷ 溶液 × 100
溶質知りたい：溶質 ＝ 溶液 × 濃度 ÷ 100
溶液知りたい：溶液 ＝ 溶質 ÷ 濃度 × 100
ひっかけパターン：水と溶液を混ぜない
テストでもっとも多い間違いは、「水の質量」と「溶液の質量」をごちゃまぜに使ってしまうことです。問題文の書き方は2パターンあるので、見分けられるようにしておきます。
- パターンA：「水〇gに食塩〇gを溶かす」と書かれている → 〇gは 溶媒の質量。溶液の質量を出すには 足し算が必要。
- パターンB：「〇％の食塩水〇g」と書かれている → 〇gはすでに 溶液の質量。そのまま割り算に使える。
例題1：水95gに食塩5gを溶かしたとき、濃度は何%？
溶液 ＝ 95 ＋ 5 ＝ 100g。濃度 ＝ 5 ÷ 100 × 100 ＝ 5%。
例題2：5%の食塩水200gに含まれる食塩は何g？
「5%の食塩水200g」は 溶液の質量。溶質 ＝ 溶液 × 濃度 ÷ 100 ＝ 200 × 5 ÷ 100 ＝ 10g。
例題3：10%の食塩水を100g作りたい。水と食塩は何gずつ必要？
食塩（溶質）＝ 100 × 10 ÷ 100 ＝ 10g。水（溶媒）＝ 100 − 10 ＝ 90g。
ここでも 溶液 ＝ 溶質 ＋ 溶媒 の式から、水の量を逆算します。
混合の計算（少し応用）
濃さの違う水溶液を混ぜたときの濃度は、「溶質の合計」を「溶液の合計」で割るだけです。
例：5%の食塩水100gと、10%の食塩水200gを混ぜたときの濃度は？
- 5%食塩水100gの中の食塩 ＝ 100 × 5 ÷ 100 ＝ 5g
- 10%食塩水200gの中の食塩 ＝ 200 × 10 ÷ 100 ＝ 20g
- 食塩の合計 ＝ 5 ＋ 20 ＝ 25g
- 溶液の合計 ＝ 100 ＋ 200 ＝ 300g
- 混ぜたあとの濃度 ＝ 25 ÷ 300 × 100 ＝ 約8.3%
「5%と10%だから真ん中の7.5%」とはなりません。溶液の量が違うから、濃いほうに引っぱられるのです。ここでも考え方の出発点は 溶液 ＝ 溶質 ＋ 溶媒、そして「溶質の合計／溶液の合計」です。
練習問題
- 水120gに砂糖30gを溶かした砂糖水の質量パーセント濃度は何%か。
- 15%の食塩水400gに含まれる食塩は何gか。
- 砂糖12gを溶かして6%の砂糖水を作るとき、必要な砂糖水の質量は何gか。
答えを見る
(1) 溶液 ＝ 120 ＋ 30 ＝ 150g。濃度 ＝ 30 ÷ 150 × 100 ＝ 20%
(2) 溶質 ＝ 溶液 × 濃度 ÷ 100 ＝ 400 × 15 ÷ 100 ＝ 60g
(3) 溶液 ＝ 溶質 ÷ 濃度 × 100 ＝ 12 ÷ 6 × 100 ＝ 200g
※ (1)で「30 ÷ 120 × 100 ＝ 25%」とすると 水で割っているので不正解。溶液（150g）で割る。
- 8%の食塩水500gに含まれる食塩は何gか。
- 150gの水に何gの砂糖を溶かすと、20%の砂糖水になるか。
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(1) 溶質 ＝ 500 × 8 ÷ 100 ＝ 40g
(2) 砂糖の質量を x g とおく。
溶液 ＝ 150 ＋ x、濃度 20% より
x ÷ (150 ＋ x) × 100 ＝ 20
x ＝ (150 ＋ x) × 0.2
x ＝ 30 ＋ 0.2x → 0.8x ＝ 30 → x ＝ 37.5g
※ (2)は「150 × 20 ÷ 100 ＝ 30g」と答えやすいひっかけ。これは 水の質量で計算してしまうミス。150gは水（溶媒）であって溶液ではないので、そのままは使えない。
答えを見る
5%食塩水100gの中の食塩 ＝ 100 × 5 ÷ 100 ＝ 5g
15%食塩水100gの中の食塩 ＝ 100 × 15 ÷ 100 ＝ 15g
食塩の合計 ＝ 5 ＋ 15 ＝ 20g
溶液の合計 ＝ 100 ＋ 100 ＝ 200g
濃度 ＝ 20 ÷ 200 × 100 ＝ 10%
※ 同じ量どうしを混ぜたときに限り、ちょうど真ん中の濃度（5%と15%の中間で10%）になる。量がちがう場合は真ん中にならない。
まとめ
- 溶質・溶媒・溶液を区別する。溶媒が水のときの溶液が 水溶液。
- 水溶液の特徴は 透明・均一・粒子がバラバラに散る。にごる液（牛乳・墨汁・泥水）は水溶液ではない。
- 濃度の出発点はいつも 溶液 ＝ 溶質 ＋ 溶媒。割る相手は溶液であって、水ではない。
- 公式は3つ：濃度＝溶質÷溶液×100／溶質＝溶液×濃度÷100／溶液＝溶質÷濃度×100。知りたい量を左辺に。
- 「水〇gに食塩〇g」と「〇％の食塩水〇g」では、その〇gの意味がちがう。問題文を読むときに 溶液か溶媒かを確認してから計算する。