濃度とは、一定量の液体に含まれる溶質の量を示したものです。代表的な濃度として、質量百分率、体積百分率、質量対容量百分率、モル濃度、質量モル濃度、容量オスモル濃度、質量オスモル濃度があります。

質量百分率は、w/w%と表示します。
溶液100g中の、溶質の質量のことです。

体積百分率は、v/v%と表示します。
溶液100mL中の、溶質の体積のことです。

質量対容量百分率は、w/v%と表示します。
溶液100mL中の、溶質の質量のことです。

モル濃度は、mol/Lと表示します。
溶液 1L 中に含まれる溶質の物質量のことです。

質量モル濃度は、mol/kgと表示します。
溶媒 1kg 中に含まれる溶質の物質量のことです。

容量オスモル濃度は、Osm/Lと表示します。
溶液 1L に含まれるオスモル数（溶液中のイオンや分子の総モル数）のことです。

質量オスモル濃度は、Osm/kgと表示します。
溶液 1kg 中に含まれるオスモル数のことです。

溶液の性質は、溶媒、溶質によって異なります。代表的な溶媒は水、ヘキサンなどです。

固体の溶解においては、溶解熱の出入りを伴います。固体が溶媒中に溶解する量の上限値のことを溶解度と呼びますが、この溶解度は、温度と溶解熱の関数で表されます。すなわち、以下の式が成立します。

固体の溶解現象は、崩壊、分散を伴いながら溶解します。溶媒に溶け込む溶解速度は、大きい粒よりも顆粒が、顆粒よりも粉末の方が速いです。これは、溶媒と触れる表面積の量が大きいからです。

固体の溶解過程は、層状に、固体→飽和溶液→拡散層→内部溶液としてモデル化されます。このモデルに基づく式がNernst-Noyes-Whitney（ネルンスト・ノイエス・ホイットニー）の式　及び　Noyes-Whitney（ノイエス・ホイットニー）の式です。

すなわち、溶解現象が拡散律速であるとして拡散層を仮定し、溶解速度に関する種々のパラメータの関係を表す式です。以下のような式(Nernst-Noyes-Whitneyの式)になります。

上の式において、k = D/Vδ とおいた式が Noyes-Whitney の式です。以下の式になります。

Noyes-Whitneyの式の微分型から積分型への導出は以下のようになります。Cs は溶解度なので、定数扱いであることに注意が必要です。

又、溶解による固体表面積の減少を考慮に入れた式が、Hixson-Crowell（ヒクソン－クロウェル）式です。Hixson-Crowell式では、２つの条件が仮定されています。すなわち、初期濃度が溶解度よりはるかに小さいこと（シンク条件と呼ばれます）と、粒子径一定の粒子が、球状を保ちつつ溶解するという仮定です。以下の式になります。

初期質量と、ある程度時間が経過した時の質量を測定することにより、k を求めることができるという点がポイントです。

補足　Hixon－Crowell　式の導出過程
※ 国試対策としては、全く不要です！

粒子の溶解のイメージは、以下のようになります。

実際には、粒子は１個ではないので、N 個あるとすれば

　と表すことができます。

一方で、溶解現象なので、この節で解説した Nernst-Noyes-Whitney の式

も成り立ちます。この式から、少しアプローチします。

Cs＞＞Cという仮定をおくことにより、Cs－C　≒　Cs　とおきます。すると、以下の式になります。

少し、式の形を変形させると

　です。

この式の左辺　VdC は、(dV)C とすれば、（微小体積）×（濃度）なので減少した質量といえます。 つまり -dW = VdC です。一行にまとめると

となります。これで、dW と、t が、何か関係があるような式になってきました♪

次に、dW（質量の減少量） = ρdv（密度×減少した体積）　及び、S＝N × 4πr²（粒子がN個なので、N × 表面積　です）を代入すると、以下の式になります。

ここで、一番始めに表した式である

を用いて、式を簡単にします。ちょっと見た目を変えて

　としておきます。

すると

の形を変えて

とすれば、左辺を -dr とすることができるので

となります。

t = 0 → t = t
r = r0 → r = r 　の範囲で、上の式を積分すると

文字はいっぱいですが、結局積分する変数が、左辺にも、右辺にも入っていないので、１を x で積分したら x であるように、左辺は r 右辺は t をつけて定積分の計算になります。式は以下のようになります。

計算すると

　となります。

後は、この r₀ と ｒ を、W₀ 、W にすれば、終了です！

粒子径と、重さの間には、粒子が N 個なので

がなりたちます。これを、r について解きます。すると

※ r₀ = の時は、W₀ とします。これを代入すると

です。ほぼゴールです！形をあわせていきます。共通因数をくくりだします。

右辺の分母・分子に、3√（4ΠρN）δρをかけます。右辺は、√では無い方がわかりやすいので、指数で表します。

後は、定数部分の処理です。抜き出すと

　です。

分母を３（整数）にするために

何とかして、３６を３乗の形にするために

とすることで

となるので、定数項の処理も終わりです。

すなわち、膜透過速度は、溶質の濃度勾配に比例します。

濃度が異なる溶液を膜が隔てているモデルにおいて、濃度がどう分布しているかを表したのが下の図です。

溶液と膜内では、分配平衡が成り立ち、平衡定数を K、膜外の濃度を C₁、膜内の濃度を C₂ とおけば、K = C₂/C₁ が成り立ちます。

又、塩基性物質の場合、溶液の pH が下がると、イオン形濃度が増加し、分子形比率は下がります。言い換えると、塩基性物質は、酸性溶液の中で溶けやすいということです。

pHと、pKa、及び分子形、イオン形の濃度の関係を表した式が、Henderson-Hasselbalch（ヘンダーソン・ハッセルバルヒ）の式です。以下のような式になります。

この式から、丁度薬物が溶けている溶液の pH が、ある温度、溶媒における薬物の pKa と等しい時、分子形とイオン形の比率が１：１になることがわかります。

液体の表面において働く力が表面張力です。表面の分子は、液体に触れていない部分が液体分子の影響を受けないため、内部へと分子間力により引きこまれます。この引き込まれる力の和が表面張力です。（分子間力が強いほど、表面張力も強くなります。）その結果、表面積が最小になるように、すなわち表面が球状になります。表面張力の単位は J/m², 又は N/m です。（N/mは、J=N・mより導くことができます。）

分子間力は、溶液の溶質濃度と密接な関係があります。溶質の濃度と、表面張力の関係は、Gibbs（ギブズ）の吸着等温式で表されます。以下の式になります。

表面張力の測定法として代表的なものが２つあります。毛管上昇法と、滴重法です。実際の測定法としてはそれぞれ円環法（デュヌイのリング法）と、ウィルへルミーのつり板法が知られています。

表面張力が関与する、製剤において重要な概念がぬれです。ぬれとは、気体－固体の界面が、液体－固体の界面に置換する現象のことです。要は、今まで液体が触れていなかった部分が、液体で濡れるという現象です。ぬれを考慮することは、粉末医薬品の品質や、動態において重要です。ぬれは、接触角により分類されます。接触角とは、下図の θ のことです。

接触角θ＝0、つまりぺた～っと液相が広がるようなぬれのことを、拡張ぬれと呼びます。接触角が θ ＝ 0 ～ 90、つまりじわ～っと液相が広がるようなぬれのことを浸漬ぬれと呼びます。接触角が θ ＝ 90 より大きい、つまり　ぴとっと　液相がつくようなぬれのことを付着ぬれと呼びます。

ぬれにおける表面張力の関係として、Young（ヤング）式が知られています。以下の式になります。

界面活性剤は大きく２つに分類されます。１つめは、イオン性界面活性剤です。親水基の部分がイオンになっている界面活性剤です。イオン性界面活性剤はイオンの種類により更に３つに分類されます。すなわち、陰イオン性、陽イオン性、両性です。それぞれ、親水基に、陰イオン、陽イオン、陽イオンと陰イオンの両方を持ちます。

代表的な例として
陰イオン性界面活性剤は、セッケン、ラウリル硫酸ナトリウムです。
陽イオン性界面活性剤は、ベンザルコニウム塩化物です。
両性界面活性剤は、レシチンです。
（この対応は、確実に！まずは、両性が、レシチン　をしっかり覚えると思い出しやすいと思います。）

２つめは、非イオン性界面活性剤です。親水基の部分がイオンではありません。代表的な例として、Tween、Span、ラウロマクロゴール、モノステアリン酸グリセリン　などがあります。

界面活性剤を水に溶かすと、濃度が低い時は、ほとんどが疎水基を気相にむけて境界に集まります。ある程度の濃度になると、ミセルと呼ばれる、疎水基を内側にむけた球状の会合体を形成します。ミセルを形成し始める界面活性剤の濃度のことを、臨界ミセル濃度（c.m.c：critical micelle concentration）と呼びます。

界面活性剤の性質は、c.m.c を境に大きく変化するという特徴があります。界面活性剤の性質として、洗浄力を持つ、表面張力を下げるといったものがあります。洗浄力は、c.m.c 以上の濃度で急激に増加します。表面張力は、c.m.c までは小さくなっていき、c.m.c 以上では、ほぼ変化しません。

ちなみに、界面活性剤がイオン性界面活性剤である場合、ある程度の量の界面活性剤を入れておいて温度を上げていくとミセル形成がおきて溶解度が急激に大きくなります。この温度をクラフト点とよび、各イオン性界面活性剤に固有の値です。炭素数が多いと、クラフト点は高くなります。

温度を上げていくことで、より分子が運動し、球状に集まりやすくなるためであると考えられます。すなわち低温では、親水基同士は反発しやすいし、疎水基同士は球状ではなく層状にあつまりやすいためなかなかミセル形成がおきない。そもそもそんなに溶媒中に分散しない。 → 高温になると分子の運動が激しくなり球状の形になる確率が高くなると考えられます。

一方、非イオン性界面活性剤は、親水基と溶媒中の水分子間に水素結合が形成され溶解性が高いという特徴があります。このため、クラフト点はありません。非イオン性界面活性剤では、温度をあげるとむしろ溶解度が下がり、溶液がにごります。これは分子の運動が激しくなることで水素結合が切断されるためです。この時の温度は曇点（どんてん）と呼ばれます。各非イオン性界面活性剤に固有の値です。炭素数が多いと、曇点は低くなります。

界面活性剤の、水及び油への親和性の程度を表す尺度が HLB （Hydrophile-Lipophile Balance） 値です。HLB 値が ７ より大きいと親水性です。２ 種類の、HLB 値の異なる界面活性剤を混合すると、その HLB 値は加重平均となります。

例えば 、HLB 5 の界面活性剤を 10g、HLB 11 の界面活性剤を 50g 混ぜたとすると（5×10 + 11×50）÷（10 + 50） = 10 となります。

o/wと、w/oの区別は、色素法等で確認します。o/wは、外側が水なので、水溶性色素、すなわちメチレンブルーやメチルオレンジで染まります。w/oは、ズダンⅢ（赤色）で染まります。

乳剤に、内相を添加し続けると、内相の比率が増加していき、ある点を境に内側と外側が逆転します。この現象を転相と呼びます。

乳剤は、長時間放置すると、２相に分離します。層状に分離する現象をクリーミングと呼びます。この状態は、振ればもとに戻ります。

液滴同士が付着し、集合体が生成する現象のことを、凝集と呼びます。凝集したものが更に融合する現象は、合一と呼びます。合一が進行すると、最終的には２相に完全に分離します。

分子分散系における粒子は、１ nm 以下の小さい粒子です。電子顕微鏡、限外顕微鏡、光学顕微鏡のどれでも観察はできません。粒子は拡散しています。

コロイド分散系における粒子は、１nm～１μmです。電子顕微鏡、限外顕微鏡により観察することができます。粒子はブラウン運動と呼ばれる不規則な運動をしています。ブラウン運動とは、溶媒の分子が粒子に衝突することによる不規則な運動のことです。

粗大分散系における粒子は１μm以上です。光学顕微鏡でも観察することができます。粒子は沈降します。

コロイド分散系は、粒子の性質により更に２つに分類されます。すなわち疎水コロイド、親水コロイドに分類されます。

疎水コロイドとは、疎水性粒子が分散相であるようなコロイドです。例としては、金、銀、イオウなどが挙げられます。少量の電解質により、表面電荷が中和されると共に凝集します。この現象は凝析と呼ばれます。

親水コロイドとは、分散相の表面が親水性であるようなコロイドです。例としては、インスリン、ミセルなどがあげられます。大量の電解質を加えると凝集します。この現象は塩析と呼ばれます。

疎水コロイドに、親水コロイドを加えると、疎水コロイドの表面に親水コロイドが吸着して凝集しにくくなります。この、疎水コロイドを安定化する親水コロイドのことを特に保護コロイドと呼びます。

コロイド溶液に共通する光学的性質として、チンダル現象と呼ばれる現象があります。これは、コロイド溶液に強い光をあてると光の通路が見えるという現象です。

（ちなみに、均一溶媒の中において、任意の直径を持つ球が分散しているときの光の回折に関して厳密に計算した結果が、ミーの散乱と呼ばれる結果です。粒子がちょうどコロイド粒子程度の時に、光が、光の進行方向に対して角度０の方向（すなわち光の進行方向）により強く散乱される（これにより、光の通路が見えるという現象がおきる）という
結果が導きだされています。）

溶液中のコロイド粒子の安定性は、ファンデルワールス力と、静電相互作用のバランスにより理論的に考えることができます。この理論を、考案者４名の名前の頭文字をとって DLVO 理論と呼びます。※D：Derjaguin,L：Landau,V：Verwey,O：Overbeek　下のような図で表現されます。

又、コロイド溶液において、コロイドに富んだ微小液滴相と、コロイド濃度の低い周囲の平衡液相に分離する現象が条件により見られます。この現象をコアセルベーションと呼びます。生じた小液滴をコアセルベートと呼びます。

沈降現象は、粒子が凝集体をつくらずに沈降する自由沈降と、凝集体をつくって沈降する凝集沈降に分類されます。凝集沈降の場合は、軽く振ると、もとの分散状態に戻すことができます（再分散）。自由沈降の場合は、再分散ができません。再分散が困難になってしまうことをケーキングとよびます。ちなみに、自由沈降における沈降速度は、Stokes式に従います。（参考　物理化学まとめ　沈降現象）

この沈降における再分散の可否は、クーロン力とファンデルワールス力の観点から理解することができます。すなわち、分散している状態とは、粒子が水和されており、水和された状態を安定させている力とはクーロン力です。ちなみに、電解質を懸濁剤に入れると、イオン強度が高いものほど、粒子の沈降を促します。一方、沈降により粒子同士の距離が近づくと、ファンデルワールス力が強く働きます。

懸濁粒子の沈降速度を遅くし、ひいては懸濁剤を安定化させるための方法として、スト－クス式から大きく２つの方法が考案され実際に応用されています。すなわち、粒子径を小さくすることと、増粘剤を加えて分散媒の粘度を大きくすることです。

物体として、まず固体を考えます。固体に力を加えた時、のびたりへこんだりする事を変形とよびます。ここで、力を除いたら、元に戻ろうとする性質を弾性とよびます。

次に液体の場合です。液体に力を加えて変形すると、元には戻りません。このような液体の変形を流動とよびます。流動している液体（流体）中では、流動速度が異なる部分があり、速度を一定に使用とする内部摩擦力が働きます。このような液体の性質を粘性とよびます。

流動には、大きく２つ、すなわちニュートン流動と、非ニュートン流動と呼ばれる流動があります。ニュートン流動とは、せん断応力が、せん断速度に比例する流動のことです。

せん断応力（S：shear stress）とは、液体を２つの板で挟みこんで、上の板をずらす時の力のことです。せん断速度（英語ではshear velocityなのだが、よくDを用いる。）とは、せん断応力がかかった時の、下の板から距離rだけ離れた点の速度をvとした時の速度勾配dv/drの事です。せん断速度のイメージは、トランプの束の上に手を置いて、すっとすべらせた時のトランプの移動速度です。

そして、せん断応力を S、液体の粘度を η、せん断速度を D とした時、S＝ηD が成り立つ時、それをニュートン流動と呼びます。イメージとしては、ねばねばしてるほど、速くずらすのに力がいることを示している式です。ちなみに、η は、アンドレートの式と呼ばれる関係に従います。式は以下のとおりです。

つまり、温度上昇に従い、粘度は低下します。

ニュートン流動以外の流動は、大きく４つあります。すなわち、塑性（ヒンガム）流動、準（擬）粘性流動、準（擬）塑性流動、ダイラタント流動です。それぞれの特徴的なレオグラムと、代表的な例を覚えるとよいです。

レオグラムとは、横軸にせん断応力（S）、縦軸にせん断速度（D）をとったグラフのことです。ニュートン流体では、原点を通る直線になります。下図が、ニュートン流体及び非ニュートン流体のレオグラム、及び代表例をまとめたものになります。

※「塑」がついたら右側スタート、「準（擬）」がついたら、曲線と覚えると覚えやすいかもしれません。

又、応力を加えた時に、粘度が一時的に低下し、放置すると元に戻る現象をチキソトロピーと呼びます。これは、溶質分子の網目構造が力により破壊された後、時間の経過とともに構造が回復することによる現象です。チキソトロピーを有する物質のレオグラムは、下図のような特徴的なものになります。

すなわち、応力を強めていく場合と弱めていく場合において流動曲線が重なりません。このような曲線を、ヒステリシスループと呼びます。このループの面積が大きいほど、チキソトロピー性が強いと判断されます。

軟膏剤のように、弾性と粘性の両方をあわせた性質のことを粘弾性といいます。粘弾性を表すモデルとして、大きく２つのモデルが知られています。すなわち、マックスウェルモデル（直列）と、フォークトモデル（並列）です。

マックスウェルモデルとは、スプリング（ばね）と、ダッシュポット（ねばねばした液体が入ったつつ）がまっすぐつながったものを１単位とするモデルです。フォークトモデルとは、スプリングとダッシュポットが並列に結合したものを１単位とするモデルです。

粘度の測定には、大きく２つの種類の粘度計が用いられます。すなわち、毛細管粘度計と、回転粘度計です。ポイントは、非ニュートン流体の粘度を測定できるのは、回転粘度計だけであるという点です。ニュートン流体は、どちらの粘度計でも測定することができます。

又、毛細管粘度計とは、ウベローデ型及び、オストワルド型粘度計のことです。回転粘度計とは、共軸二重円筒型回転粘度計（クウェット型）及び、円すい－平板型回転粘度計（コーンプレート型）のことです。