8年生

モル・モル質量・溶液の濃度

モルは巨視的試料中の粒子数を数える単位である。質量換算にはモル質量、溶液体積あたりの溶質量にはモル濃度を用いる。

直観直観：粒子と変化

ひとつまみの食塩にも膨大な数のイオンが含まれる。化学では、12個を数えるダースのようにモルを計数単位として使う。

あらゆる換算はモルを経由する。例に切り替えて、CO₂ 88 gを各矢印でたどろう。

定義: 要点

1モルは指定された粒子を正確に $N_A=6.02214076\times10^{23}$ 個含む。モル質量 $M$ は物質量あたりの質量、濃度 $c$ は溶液体積あたりの溶質量である。

水のモル質量は $M(\ce{H2O})\approx18.0\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ 。したがって36.0 gは液体でも水蒸気でも2.00 molに相当する。

n=\frac{m}{M},\qquad N=nN_A,\qquad c=\frac{n}{V}

N_A=6.02214076\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}

例: 例題

水9.0 gは何molか。M = 18.0 g mol⁻¹とする。

解答

n = m/M = 9.0/18.0 = 0.50 molで、水分子は約3.01 × 10²³個である。

例: もう一題

44 gのCO₂は何molで、分子は何個か。

解答

M = 12 + 2×16 = 44 g/molよりn = 1.0 mol、N = 1.0 × 6.022×10²³ = 6.02×10²³個。

モル濃度に使うのは加えた溶媒の体積ではなく、最終的な溶液体積である。溶質0.50 molを溶かし全量を2.0 Lにすると $c=0.25\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$ 。

モルは変換の中心である。モル質量で質量→モル、アボガドロ定数でモル→粒子数、体積と濃度でモル→溶質量と変換できる。

例: 計算・応用例題

0.20 mol/Lの溶液250 mLを調製するには、固体NaOH（M = 40.0 g/mol）が何g必要か。

解答

n = c × V = 0.20 mol/L × 0.250 L = 0.050 mol。質量 m = n × M = 0.050 mol × 40.0 g/mol = 2.0 g。

水 $9.0\ \mathrm{g}$ （ $M(\ce{H2O}) = 18.0\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$ ）は何molか。

あらゆる物質1molに含まれる粒子数はおよそいくつか。