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【化学】アルギン酸マイクロカプセルを作る際についての質問です。 塩化カルシウ...

tnk********さん

2014/10/1820:41:13

【化学】アルギン酸マイクロカプセルを作る際についての質問です。
塩化カルシウムにアルギン酸ナトリウムへ滴下したあと放置したままにすると、形成されたカプセルが白く濁るのはなぜでしょうか。

またカルシウムイオンと何が反応してカプセルが形成されるのでしょうか。
回答よろしくお願いします。

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chi********さん

2014/10/1822:43:46

アルギン酸マイクロカプセルは、水溶性のアルギン酸
ナトリウムが、不溶性のアルギン酸カルシウムに
置換することで形成されます。

アルギン酸の分子は、構造中にイオン結合しやすい
官能基であるカルボキシル基を持っています。
アルギン酸ナトリウムは、そのカルボキシル基に
Naが結合した塩です。このNaがCaに置換することで、
ゲル化が起こります。
詳しいことは、このサイトに書かれています。
http://www.kimica.jp/products/NaAlgin/

最初は、アルギン酸ナトリウムの一部分だけが
カルシウムで置換されます。そうすると、アルギン酸
ナトリウムの水溶液の中に、水に溶けない場所が
部分的に発生することになります。

アルギン酸は鎖状の高分子です。カルシウムによる
置換が始まると、その鎖の一部は水に溶けたまま、
一部だけが水に溶けないという複雑な状態が生じます。
こういう時、水に溶けている部分は、不溶性の部分が
足かせになって自由に動けなくなっていきます。

水溶液が自由に動けなくなるということは、
固まってしまうということです。水溶液が
固まって動けない状態、これをゲルと言います。
アルギン酸ナトリウムは、水溶液の一部分が
カルシウム塩に置換して、水溶液の流動性が失われる
ことによって、ゲル化します。

アルギン酸ナトリウムとカルシウムとの反応は鋭敏で、
水溶液同士を接触させると、その接触面で瞬間的に
ゲル化が起こります。
アルギン酸ナトリウム水溶液には粘性がありますので、
塩化カルシウム水溶液の中に滴下すると、散らばらずに
水滴となって漂います。

このとき、水滴の表面ではアルギン酸ナトリウムと
カルシウムとの反応が進行していますので、水滴は
ゲル化しながら表面張力で丸くなります。そうして球状の
ゲルビーズ(マイクロカプセル)ができるのです。

最初にゲル化した時点では、半分水溶液、半分
不溶性という状態なので、ゲルは透き通って見えます。
ところが、カルシウムとの置換がそれ以上に進むと、
未反応のアルギン酸ナトリウムも徐々に不溶性の
アルギン酸カルシウムに変わっていきます。

不溶性というのは、文字通り水に溶けないという
意味です。
水に溶けないものを水に入れるとどうなるか?
…沈殿しますよね。
最初は透き通っていたゲルも、不溶化が進むにつれて
だんだん透明度が失われていきます。ゲルの中で溶けていた
アルギン酸ナトリウムが、溶けなくなって析出してきたという
状態です。

そういうわけで、アルギン酸マイクロビーズを塩化カルシウム
水溶液に漬けたままにしておくと、Caとの置換が進んで
不溶化するため、中が白く濁ってくるのです。

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