モル

この後の内容は、第8講の内容である。 この講義では、モルとアバガドロ数、およびモル質量の計算とモルを用いた換算について説明します。

モル（mol）とは、炭素12グラムの中にちょうど12個ある原子と同じ数の化学単位（原子、分子など）を含む純物質の量（つまり, 6.022 X 1023）。

つまり、モルは、12という量に対して「ダース」という言葉が使われるのと同じように、6.022 x 1023という量に対して使われる呼称です。

つまり、ドーナツが1モルあったら、6.022 x 1023個のドーナツを食べてお腹いっぱいになっていることになります。

各物質の原子と分子が非常に多いことから、化学では物質の量の表現にモルを使用するのです。 6.022×1023と示された値は、12gの炭素12に含まれる原子の数を求めた科学者のアバガドロの数と呼ばれています。 なぜ12gなのか？ これは炭素12の同位体（陽子6個、中性子6個）の理論上の原子質量です。

炭素を基準にして、周期表で見られる原子量も、その物質の1モルに等しいのです。 このため、原子や分子の質量をグラム/モル、またはg/モルという単位で表します。 この単位を使って、釣り合いのとれた化学方程式に基づいて計算をします。 化学量論（式中のモル比の空想的な言い方）を使って、ある反応で1モル量がわかれば、生成物がどのくらいできるか、反応物がどのくらい必要かを予測します。

物質のモル数と分子量

物質のモル質量または分子量（地球上にいる限り互換性のある用語）は、それが含む元素の個々の質量をすべて合計したものである。 私たちの古い友人である水を例に挙げると、

1モルの水は、1モルの酸素と2モルの水素で構成されています。 酸素1モルに相当する酸素の質量は15.998g、水素1モルの質量は1.008gです。水分子中の各元素のグラム量を合計すると、15.998g/mol + 2(1.008g/mol) 水のモル質量 = 18.014g/mol が得られます。

つまり、ちょうど18.014gの水があれば、1モルの水があることになります。

実践編。 モルとモル質量

モルの関係

なぜモルが重要かというと、化学ではほとんどの関係でモルを単位として使うからです。 反応は、反応中の各元素のモル数に基づいてバランスがとられ、溶液の濃度は、溶媒 1 リットルあたりのモル数または kg あたりのモル数で非常に頻繁に記述され、元素の分子または原子が、その粒子の個々の数ではなく、その物質のモル数として報告されることはすでに見てきたとおりである。

モルとAMUの関係から、関係の議論を始めましょう。

1AMUは炭素12原子の1/12の質量で、周期表によるとその重さは約12gとされています。 つまり、1AMU≒1gとなり、炭素は12AMUの質量を持つことになりますね。 しかし、これは炭素原子1個の質量ではないですよね？ 炭素原子はとてもとても小さいのです。 周期表で示される質量は、実際には6.022×1023個の炭素原子の質量、つまり炭素原子1モルの質量なのです。 つまり、実際には1AMU＝1.66×10-24gで、炭素原子1個の重さは12AMUですが、周期表で示される質量は

12atoms x 1.66×10-24g x 6.です。022 x 1023 atoms/ mol= 12 g/mol

つまり炭素原子1個の重さは12 amuで、炭素原子1モルの重さは12.01g/molです。

Mole Calculations

モルの単位を中間にしてできる計算が山ほどあります。 モル計算の代表的なもの：

1) 化合物の分子量またはモル質量の計算

化合物のモル質量は、地球上ではしばしば分子量と呼ばれ、化合物中の個々の元素質量の単純合計となる。 たとえば、硫酸アルミニウム Al2(SO4)3 のモル質量を合計したい場合、化合物に含まれる各元素の数と質量を決定する必要があります。 硫酸アルミニウムの場合、合計は2 Al、3 S、12 Oです。そこで、周期表に示された原子量を使って計算します。

2(26.98 g/mol) + 3( 32.07 g/mol) + 12(16.00 g/mol) = 342.0(0.00g/mol)。17 g/mol

2) グラムからモル、モルからグラムへの換算

化合物のモル質量がわかれば、その質量を使って、その物質のグラム量中のモル量を求めたり、逆に、その物質のモル量中のグラム数を計算できますので、いくつかの例を挙げてみましょう。

硫酸アルミニウム55.4gには何モル含まれていますか？

計算は硫酸アルミニウムのモル質量を換算係数として換算するように設定されます：

55.4g Al2(SO4)3 x 1 mol Al2(SO4)3/342.17 g Al2(SO4)3 = 0.162 mol Al2(SO4)3

あるいは、Al2(SO4)3が何gで、6.34モルのAl2(SO4)3？

6.34 mol Al2(SO4)3 x 342.17g Al2(SO4)3/ 1 mol Al2(SO4)3 = 2.17 x 103 Al2(SO4)3

3）分子や原子への換算

モル質量の単位であると共に、物質の質量とその原子や分子の間に入るのが「モール」であり、そのためこの「分子や原子への換算」は、「分子とモルの間の換算」と呼ばれる。

例えば、上記の55.4gのAl2(SO4)3の中にAl2(SO4)3の分子がいくつあるか聞かれたら、まず前と同様にモル数を計算し、アヴァガドロ数を使ってモル数を分子に変換します：

0.162 mol Al2(SO4)3 x 6.022 x 1023 molecules Al2(SO4)3/ 1 mol Al2(SO4)3 =

さらに、この問題を続けて、55.4 gの Al2(SO4)3 の中にアルミニウム原子がいくつあるか、とすると、

これは単純に続けるだけです。 7102>

9.76 x 1022 Molecules Al2(SO4)3 x 2 atoms Al/ 1 molecule Al2(SO4)3 = 1.95 x 1023 Al atoms

もう少し練習してみましょう