解答 ２

（初期状態の各イオンの濃度）
半透膜の外相は、濃度が0.1 mol/LのNaCl水溶液であるため、半透膜の外相のNa＋濃度、Cl－濃度ともに0.1 mol/Lとなる。
半透膜の内相は、濃度が0.01 mol/Lのタンパク質P5－水溶液であり、タンパク質P5－は5Na＋が対イオンとなっているため、半透膜の内相のNa＋濃度は、0.01 mol/L×5＝0.05 mol/Lとなる。また、半透膜の内相にCl－は存在しないため、半透膜の内相のCl－濃度は0 mol/Lとなる。

（平衡状態到達時の各イオンの濃度）
初期状態から平衡に達した際のNa＋の濃度変化をX（mol/L）とおくと、電気的中性の原理により、Cl－の濃度変化もX（mol/L）となるため、平衡状態に達したときの半透膜の外相と内相のNa＋とCl－の濃度は以下の通りである。

［Na＋］外相：0.1－X mol/L、［Cl－］外相：0.1－X mol/L、［Na＋］内相：0.05＋X mol/L、［Cl－］内相：X mol/L

問題文より、　[Na＋]外相・[Cl－]外相 ＝ [Na＋]内相・[Cl－]内相　が成り立つため、

（0.1－X）・（0.1－X）＝（0.05＋X）・X

上式より、X＝0.04 mol/Lとなる。
したがって、平衡に達したときの半透膜の内相と外相のNa＋濃度の差は、

［Na＋］内相 －［Na＋］外相＝0.09－0.06＝0.03 mol/Lとなる。