イオンの平衡状態について

質問

電気生物学の分野の問題です。

一つのケースを半透膜で区切り、片方にKA溶液,もう一方にKCl溶液（Kは一価の陽イオン、Aは一価の陰イオン）を入れます。
この半透膜はAイオンは通過できず、Clイオンのみ通すことが出来ます。
これに関してお聞きしたいことは２つです。

(1)ケース内に液体を投入した直後は電位差が０であるが、平衡状態になったあとはどうなるのでしょうか。
→私が考えたところによると、KA溶液が入っている方にCL濃度が０なので、ClイオンがKA溶液の入っている方へ流れるのではないかと思っています。そうすると、電位差は元々KA溶液が入っている方が高くなるのではないかと思っています。
ただ、元々KA溶液もKCl溶液も全体の濃度が一緒なので、なぜClイオンが移動するのか疑問です。
この点についてご回答いただければ幸いです。

(2)平衡状態後のKとClの関係式について
実は予習段階なので、なんの法則を使えばよいのか、見当がつきません。
もしご存じの方がいらっしゃいましたら、法則名だけでもいいので教えて下さい。
今までの授業で習ったなかで考えると、
「[K+]1×[Cl-]1＝[K+]2×[Cl-]2 」となるのではないかと考えています。
よろしくお願いいたします。

回答No.1

kei888y

＞元々KA溶液もKCl溶液も全体の濃度が一緒なので、なぜClイオンが移動するのか疑問です

Clのみ拡散できるからです。
イオンを高速で移動するボールと考えてイメージするとわかりやすいかも。

そしてClの移動によって電位差が生じて膜を挟んで+と-ができます。
Clは負電荷なので+に引き寄せられます。このとき濃度勾配によって移動する力と電気勾配によって引き寄せられる力がつりあったときが平衡状態です。
濃度を出すには、この濃度勾配と電気勾配を考慮しなくてはいけません。
それがネルンストの式だと思います