ノレさんの じっけんは、こうです。びんに アルコールを 入れ、口を ぶたの ぼうこうで ふさいで、水に しずめます。すると 水は、ぼうこうを とおって 中へ はいりました。でも アルコールは、外へ 出られません。だから ぼうこうは どんどん ふくらんで、やぶれる こともあった そうです［1］。

かんじんな ところは、だれも 力を くわえて いない ことです。水が ひとりでに、ぼうこうを こえて 入って いきました。どうして でしょう。

ノレの実験は、次のようなものでした。瓶にアルコールを入れ、口を豚の膀胱でおおって水に沈めます。すると水は膀胱を通って中へ入りましたが、アルコールは外へ出られません。膀胱はふくらみ続け、破れることもあった、と解説されています［1］。

別の資料では、5〜6時間後に膀胱が外向きに丸くふくらみ、突くと液が30cm（1フィート）以上の高さに噴き出したと書かれています［2］。

注目したいのは、誰も力を加えていないことです。ふくらませたのは、膜をはさんだ液の「濃さのちがい」だけでした。

ノレの実験は二つの資料で読める。ある解説は、アルコール（ワインの精）を入れた容器を豚の膀胱で包んで水に沈めると、水は膀胱を通って入り、アルコールは出られず、膀胱がふくらんで破れることもあったと述べる［1］。伝記的な記述は、5〜6時間後に膀胱が外向きに丸くなり、突くと液が1フィート（約30cm）以上の高さに噴き出したとする［2］。

注目すべきは、外から圧力を加えていないことだ。膀胱は、水は通してアルコールは通さない膜として働き、膜の両側の液の濃さの差だけが、膀胱をふくらませる力になった。1フィートは約30cmであり、「1m」ではない点に注意したい。

水だけを とおして、とけて いる ものは とおさない まくを、半透膜はんとうまくと いいます。ぼうこうは、その はたらきを した わけです。

たとえば、目の こまかい あみを 思いうかべて ください。水の つぶは くぐれるけれど、さとうの つぶは 大きくて くぐれない あみです。ただし 本当の まくの あなは、目に 見えないほど 小さくて、あみ戸のような 四角い あなでは ありません。

こんな まくを はさんで、水と さとう水を おくと、水は さとう水の ほうへ 入って いきます。この うごきを、浸透しんとうと いいます。そして、水が 入るのを ちょうど とめる 力が、浸透圧しんとうあつです［3］。

どうして 水が こい ほうへ 動くのかは、むずかしい はなしなので、ここでは おいて おきます。それより、その 力は どれくらい 大きいのでしょう。

水は通すけれど、水に溶けているものは通さない（または通しにくい）膜を、半透膜といいます。膀胱は、その働きをしたわけです。

目の細かい網を思いうかべてください。水の粒はくぐれるけれど、砂糖の粒は大きくてくぐれない網です。ただし、本物の膜の穴は目に見えないほど小さく、網戸のような四角い穴ではありません。

半透膜をはさんで、純粋な水と砂糖水を置くと、水は砂糖水のほうへ流れ込みます。これが浸透です。溶けているものは元の側にとどまり、水だけが動きます。この流れを止めるために、溶液の側へ加える最小の圧力が浸透圧です［3］。

つまり浸透圧は、「膜を押す力」ではなく、「水の流れ込みをちょうど止める圧力」として決められています。ノレの膀胱がふくらんだのは、中の液が水を引き入れる力が、膀胱の強さを超えたからだと読めます。

なぜ水が濃いほうへ動くのかを分子のレベルで説明するには、少し難しい理論が要ります。この記事では深入りせず、「力の大きさは何で決まるのか」に絞ります。

半透膜は、溶媒（水）は通すが溶質は通さない、または通しにくい膜である。半透膜をへだてて純溶媒と溶液を接すると、溶媒が溶液側へ流れ込む。これが浸透であり、この流入を止めるために溶液に加える最小の圧力が浸透圧と定義される［3］。溶質は元の側にとどまり、動くのは溶媒だけだ。

定義の向きに注意したい。浸透圧は膜を押す力そのものではなく、流入を止める圧力の大きさとして決まる。ノレの膀胱がふくらみ、破れることがあったのは、内側の液に水を引き入れる傾向があり、それが膀胱の耐える圧力を超えたためと読める。

なぜ水が濃い側へ動くのかを分子レベルでどう説明するかは、熱力学（化学ポテンシャル）の話になる。「溶質が水を引っぱる」という説明は正確ではなく、水の化学ポテンシャルが等しくなる向きに水が動く、と説明されることがある。分子レベルの説明には、ここでは立ち入らない。

この 力を はかるには、水は とおして、さとうは とおさず、しかも つよい 力に たえる まくが いります。ドイツの しょくぶつ学者 ペッファーが、1877ねんに、そんな まくを つくって、はじめて 力を はかりました［4］。

その 後、オランダの ファントホッフが、ノーベル賞しょうの こうえんで こう のべました。1%の さとう水でも、力は 3ぶんの2 きあつ ほどに なる、と［4］。「思ったより ずっと 大きい」と いう 言いかたです。

1きあつは、水を 10メートル ぐらいの 高さまで おし上げる 力です。3ぶんの2 きあつなら、やく 7メートル。にかいだての 家の やねぐらいです。あまいだけの 水が、それだけ おせる わけです。

浸透圧を実際に測るには、水は通すが砂糖は通さず、しかも大きな圧力に耐える膜が必要でした。ドイツの植物学者ペッファーが、1877年にそういう膜を作り、はじめて浸透圧を測ったとされています［4］。

ファントホッフの1887年の論文には、その膜の作り方が出てきます。ヘキサシアノ鉄（II）酸カリウムという薬品の液を素焼きの容器に満たして、硫酸銅の液の中に置く、というものです［5］。

オランダのファントホッフは、1901年のノーベル賞講演で、浸透の力は思いのほか大きいと語りました。1%の砂糖水でも、2/3気圧（約0.67気圧）に達すると紹介しています［4］。

1気圧は、水の柱をおよそ10mの高さに保てる圧力です。0.67気圧なら約7m、二階建ての家の屋根くらいまで水を押し上げる力にあたります（概算）。ただ甘いだけの水が、それだけの力を出せることになります。

浸透圧を測るには、水は通すが砂糖は通さず、かなりの圧力に耐える膜が要る。植物学者ペッファー（W. Pfeffer）が1877年にそのような膜を作り、はじめて浸透圧を測った、とファントホッフは1901年のノーベル賞講演で述べている［4］。

ファントホッフの1887年の論文（英訳）は、この膜の作り方を、ヘキサシアノ鉄（II）酸カリウムの液を満たした素焼きの容器を、硫酸銅の液に置く方法として記す［5］。

同じ講演で、ファントホッフは「浸透の力は思いのほか大きい」とし、1%の砂糖水でも2/3気圧に達すると述べた［4］。1気圧は水柱約10.3mに当たるので、約0.67気圧は水柱でおよそ7mの概算になる。なお、1887年論文の英訳（ChemTeam）には「50.5 mmHg（約1/15気圧）」とする箇所があり、講演の値と桁が合わない。1%砂糖水は約0.029 mol/Lで、次章の式で概算すると、0℃でおよそ0.65気圧、20℃でおよそ0.70気圧になる。講演の2/3気圧に近いので、ここでは講演の値を採った。

ファントホッフは、おもしろい ことに 気づきました。とけた ものが 水の 中で だす 力は、ふうせんの 中の くうきが だす 力と、同じ ように 考えられる、と［5］。ふうせんは、くうきの つぶが 中から おして ふくらみます。水に とけた さとうの つぶも、それと 同じ 大きさの 力を だす、と 考えたのです。ただし 本当は、さとうの つぶが まくを たたいて いる わけでは ありません。

だから 大きさを きめるのは、つぶの 数です。たくさん とければ 力は 大きく、あつい ときも 大きくなります［3］。

さとうは、水に とけても 1つぶの まま。しおは、水に とけると 2つに わかれます。だから 同じ 数だけ とかした とき、しお水の 力は、さとう水の やく 2ばいに なります［3］。

ただし この 考えかたが あてはまるのは、うすい とき だけです。

ファントホッフは、1887年の論文で、溶液の浸透圧は「同じ温度・同じ濃さの気体が出す圧力」に等しいことを示したと述べました［5］。ふくらんだ風船の中の空気が内側から押す力と、砂糖水が水を引き入れる力を、同じ式で書けるという発見です。

この考えを式にすると、浸透圧＝濃度×気体定数×絶対温度、という形になります。濃度が2倍になれば浸透圧も2倍、温度が高くなればその分大きくなります［3］。気体の状態方程式によく似ています。

大切なのは、決めているのが「粒の数」だという点です。砂糖は水に溶けても1粒のままですが、食塩は水の中でナトリウムイオンと塩化物イオンの2粒に分かれます。そのため、同じ数だけ溶かした食塩水の浸透圧は、砂糖水の約2倍になります［3］。

ただし、この関係がよく成り立つのは、溶液がうすいときです。論文にも「ヘンリーの法則が成り立つ場合」という条件がついています［5］。

ファントホッフは1887年の論文で、ヘンリーの法則が成り立つ場合、溶液の浸透圧は同温・同濃度の気体の圧力に厳密に等しいと述べた［5］。薄い溶液を理想溶液とみなす近似の話であり、濃い溶液には一般には当てはまらない。

この関係は、薄い理想溶液でΠ = icRT と書かれる［3］。Πは浸透圧、cはモル濃度、Rは気体定数、Tは絶対温度で、気体の状態方程式（P = (n/V)RT）と同じ形をしている。圧力は濃度と絶対温度に比例する。

iはファントホッフ係数で、溶質が溶けて何個の粒になるかの目安である。砂糖のように分かれない溶質ではi ≈ 1、NaClのように2つのイオンに分かれるものではi ≈ 2となる［3］。同じモル濃度なら、食塩水の浸透圧は砂糖水の約2倍になる。決めているのは粒の種類ではなく、数である。

びょういんで つかう生理食塩水せいりしょくえんすいは、しおを 0.9%だけ 水に とかした ものです［6］。これは、人の からだの 中の 水と、ほとんど 同じ こさだと されます。

だから、人の 赤血球せっけっきゅうを この 水に 入れても、こわれません［6］。水が 入る 力と 出る 力が、ほとんど おなじだからです。

血の 中の こさは、おもに、しおの もと（ナトリウム）などの、小さな つぶで 決まる そうです［7］。

病院で使われる生理食塩液（生理食塩水）は、塩化ナトリウム（食塩）を0.9%だけ溶かした水です。人の体液とほぼ等しい浸透圧をもつ「等張」の液で、人の血球を入れても、ほぼ浸透圧が等しいため、血球が壊れる「溶血」は起こらない、と説明されています［6］。

血液の液体の部分（血漿）の浸透圧は、約280mOsm/kgH2Oで、主に電解質やブドウ糖、尿素などの小さい分子が決めます。ふだんはナトリウムの濃度で決まる、と説明されています［7］。

濃さのちがう液が膜をはさむと水が動く、という浸透の考え方は、体の液にも当てはめられます。生理食塩液は、その濃さを体の液に合わせたものと読めます。生理食塩液の値（307.6mOsm/L）と血漿の値は、単位がちがうので、直接は比べられず、「ほぼ等張」と書くにとどめます［6］［7］。

生理食塩液は塩化ナトリウム0.9 w/v%の水溶液で、ヒトの体液とほぼ等張とされる。浸透圧は307.6 mOsm/Lで、ヒトの血球を入れてもほぼ浸透圧が等しいため溶血は起こらない［6］。等張は、二つの液の浸透圧が等しいことをいい、膜をへだてた水の出入りが釣り合う。

血漿の浸透圧は約280 mOsm/kgH2Oで、電解質・ブドウ糖・尿素など分子量の小さい溶質が構成し、通常はナトリウム濃度によって規定される［7］。

ただし、生理食塩液の値はmOsm/L（溶液1L当たり）、血漿の値はmOsm/kgH2O（水1kg当たり）と単位が異なるので、数値を直接比べて「ずれている」とは言えない。ここでは「ほぼ等張」以上の主張は避ける。赤血球が薄い液・濃い液でどう変わるかは、別のテーマとして調べられる。

海の 水の 力は、やく 27気圧きあつと いわれます［3］。この 海の 水の ほうから、水が 入ろうと する 力より もっと 強い 力で おすと、どうなるでしょう。水だけが、うすい ほうへ おし出されます。これを 逆浸透ぎゃくしんとうと いいます［8］。

この しくみで、海の 水から のめる 水を つくる やりかたが あります。ある 資料しりょうでは、海の 水から のめる 水を 4わり ほど とり出すのに、やく 55気圧きあつが いると されます［8］。27きあつの ほぼ 2ばい ですが、これは その じょうけんでの めやすです。2ばいに なる わけは、その 資料しりょうには 書いて ありません。

ふくおかの しせつでは、まくを よく する ことで、のめる 水に できる わりあいが、やく 4わりから やく 6わりに ふえた、と せつめい されて います［9］。では、わたしたちの からだの まくにも、水だけを とおす 道は あるのでしょうか。

海水の浸透圧は、約27気圧（約2.7MPa）とされています［3］。塩分3.5%前後の海水での値で、固定値ではありません。

この海水側に、膜の両側の浸透圧の差を超える圧力をかけるとどうなるでしょう。水は逆向きに、濃い側から薄い側へ押し出されます。これが逆浸透です［10］。膜には、水の分子だけが通れるほどの小さな孔があいていて、塩分や不純物は残ります［10］。

日本語の解説では、塩分3.5%の海水から、飲料水の基準に合う塩分0.01%の淡水を、水の回収率40%で得るには、2005年時点の最低水準で約55気圧が必要とされています［8］。約2.7MPaの浸透圧の、およそ2倍にあたります。ただし、これはこの条件での目安で、2倍になる理由を示す値ではありません。理由も、この資料には書かれていません。

福岡の海水淡水化センターの説明によれば、膜の改良で、淡水化の割合（回収率）は従来の約40%から約60%ほどに上げられるとされています［9］。

海水の浸透圧は約27 atm（約2.7 MPa）とされる［3］。塩分3.5%前後の値で、固定値ではない。1 atm ≈ 0.101 MPaで、27 atm ≈ 2.7 MPaとなる。

逆浸透は、濃い側に、膜の両側の浸透圧の差を超える圧力をかけ、水分子だけを濃い側から薄い側へ移す現象である［8］。三井化学の解説は、RO膜に0.0001ミクロンほどの孔があり水の分子だけが通ると述べるが、企業の概数の説明であり、そのまま「孔の大きさ」と読まないほうがよい［10］。

日本語Wikipediaは、2005年時点の最低水準として、塩分3.5%の海水から日本の飲料水基準に合う塩分0.01%の淡水を回収率40%で得るには、約55気圧（約5.6 MPa）が必要だと説明している［8］。浸透圧27 atmの約2倍にあたるが、これはこの条件での目安であり、2倍になる理由を示す値ではない。理由も出典には書かれておらず、断定しない。

福岡地区水道企業団の海水淡水化センターは、膜の改良によって、淡水化率（回収率）を従来の約40%から約60%程度まで向上できる、とする［9］。

ノレさんの じっけんから 240ねん いじょう たって、また ふしぎな ことが わかりました。人の 赤血球せっけっきゅうの まくに、水だけを とおす 小さな 通り道が あったのです。名前は、アクアポリンと いいます［11］。

この 通り道は、水の つぶを 1つずつ 一列に して とおします。ほかの つぶは、とおしません［12］。これを 見つけた アグレさんは、2003ねんに ノーベル賞しょうを もらいました［12］。

ノレさんの ぼうこうの まくにも 同じ しくみが あったのかは、ここで つかった 資料しりょうからは、分かりません。

ノレの実験から240年以上あと、1988年に、アグレらがヒトの赤血球から28kDaの膜タンパク質CHIP28を取り出しました。のちに、これが水だけを選んで通す「水チャネル」だと分かり、アクアポリンと呼ばれています［11］。カエルの卵の細胞に入れると水を通しやすくなった、という実験も報告されています［11］。

アクアポリンは、水の分子だけを選んで通します。水の分子は一列になって通り、イオンなど電気をもつものは通しません［12］。アグレは、この発見で2003年のノーベル化学賞をマキノンと共同で受賞しました［12］。

ペッファーの膜が「水を通し、砂糖を通さない」ことを人工的に作ったのに対し、細胞の膜には、水だけを通す専用の通り道があった、ということになります。ただし、ノレの豚の膀胱が同じ仕組みで水を通したのかは、ここで使った資料からは分かりません。

1988年、Agre（アグレ）らはヒト赤血球から28 kDaの膜タンパク質CHIP28を報告し、のちにこれが選択的に水を通す水チャネルと分かった（アクアポリン1）。アフリカツメガエルの卵母細胞に発現させると水透過性が大きく上がった［11］。年の扱いに注意が要り、1988年は分離の報告で、卵母細胞での水透過性の実験は別の年（1992年）のことだ。

アクアポリンは水分子だけを選び、水分子は一列になってチャネルを通る。イオンなど電荷をもつものは通さない［12］。アグレは2003年にマキノン（R. MacKinnon）とともにノーベル化学賞を受けた［12］。

浸透で水が動く膜の側の仕組みの一つが、これだと言える。ただしノレの膀胱が同じ仕組みで水を通したのかは、今回使った資料からは分からない。

おうちの レーズンで、ためして みましょう。おなじ 大きさの コップを 2つ 用意します。1つには 水を、もう 1つには さとうを たっぷり とかした 水を 入れます。それぞれに レーズンを 5つぶ ずつ 入れて、ひとばん おきます。

あさに なったら、どちらの レーズンが 大きく ふくらんで いるか、見くらべて ください。水を 入れた ほうが 大きく なると 思うか、先に 予想して おくと おもしろいです。うまく いかない ときも あるので、出た けっかを そのまま 書いて おきましょう。ためした レーズンは、食べずに すてます。

家にあるレーズンで試してみましょう。同じ大きさのコップを2つ用意し、一方には水、もう一方には砂糖をたっぷり溶かした水を入れます。それぞれにレーズンを5粒ずつ入れて、ひと晩おきます。

朝になったら、レーズンの大きさや重さを比べます。先に「どちらが大きくふくらむか」を予想し、その理由を「濃さ」と「水の動く向き」の言葉で書いておくと、結果を読み解きやすくなります。結果が思い通りにならなくても、そのまま記録してください。使ったレーズンは食べずに捨てます。

ペッファーの膜の作り方や、1%砂糖水の圧力の話は、ファントホッフの1901年の講演で読めます［4］。

家庭でできる観察として、レーズンをコップの水と、砂糖をたっぷり溶かした水にそれぞれ入れて、ひと晩後の大きさや重さを比べる方法がある。予想と、その理由（濃さと水の向き）を先に書いておくとよい。ただし皮の状態や、水を吸う仕組みが浸透だけとは限らないので、結果が予想と合わなくても記録し、理由を考える材料にする。

• ファントホッフの1901年ノーベル賞講演で、ペッファーの膜と、1%砂糖水の2/3気圧を読み、自分で c・R・T から概算して確かめる［4］。
• 福岡地区水道企業団の淡水化の説明ページで、回収率の数値が今も同じかを見比べる［9］。
• 脳科学辞典とWikipedia（日本語）の記述を比べ、CHIP28 が見つかった経緯と、年（分離の報告と、水を通すことを示した実験）の区別を整理し直す［11］［12］。