モル質量計算
任意の化学式のモル質量を、元素ごとに寄与する質量と質量パーセント組成とともに計算する。
元素記号は大文字で始まる。かっこはグループ全体をまとめ(例: Ca(NO3)2)、水和物は中点で表す(例: CuSO4·5H2O)。
のモル質量 H₂O
18.015 g/mol
3 組成式単位あたりの原子数. 分子量は、単位を持たない同じ数値である。
元素ごとの組成
グラムとモルの変換
- 質量
- 1 g
- モル
- 0.0555 mol
- 粒子数
- 3.343e+22
モル質量はどのように計算されるか
モル質量は暗記するものではなく、足し算によって求める値である。化学式に含まれるすべての原子がそれぞれの標準原子量を持ち込むので、やるべきことは、原子の数を数え、それぞれの元素の原子量を掛け、結果を合計するだけである。上の表はまさにその計算過程を示しているので、答えだけを見るのではなく表を読む価値がある — 手計算と結果が食い違ったときは、食い違っている行を見ればどこで間違えたかがわかる。
ここで使われている原子量は、IUPACの同位体存在度・原子量委員会(CIAAW)による値で、現代の周期表に印刷されているものと同じである。これらは自然界に存在する同位体の比率を平均した値であるため、たとえば塩素が整数ではなく35.45であるのは、天然の塩素がおよそ4分の3の塩素35と4分の1の塩素37からなるためである。
この計算機が読み取れる化学式の書き方
- かっこは中のすべてに掛かる: Ca(NO3)2、Fe2(SO4)3のほか、Ca(H2PO4)2のような入れ子のグループも扱える。
- 水和物は中点で表す: CuSO4·5H2O。ピリオドやアスタリスクでもよい。
- イオンの電荷はSO4^2-、SO42-、Ca++のように書ける。電荷は表示されるが質量には影響しない。電子の質量は陽子のおよそ1/1836にすぎないためである。
- H₂Oのように貼り付けられた添字も自動的に変換されるので、教科書やウェブページからコピーした化学式もそのまま入力できる。
モル質量・分子量・式量の違い
この3つの用語は同じ計算を指しているが、その物質について何を仮定するかが異なる。分子量は物質が個別の分子からできていることを前提としており、これは水やグルコースには当てはまるが、塩化ナトリウムには当てはまらない — NaClはイオンからなる結晶格子であり、NaCl分子というものは存在しない。イオン結晶の場合に正しい用語は式量であり、これは組成式1単位あたりの質量を指す。モル質量はこの議論を避けて、物質が何からできていようと「1モル」について語る言葉であり、これがSIで使われる理由である。
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よくある質問
モル質量とは何か。
モル質量とは、物質1モルあたりの質量をg/molという単位で表したものである。数値的には、化学式に含まれるすべての原子の標準原子量の総和に等しい。水の場合、水素原子2個(原子量1.008)と酸素原子1個(原子量15.999)の和となり、18.015 g/molになる。
モル質量と分子量はどう違うのか。
両者は同じ数値を表す。分子量(相対分子質量)は炭素12原子1個の質量の1/12を基準とした比であるため単位を持たないが、モル質量はその同じ値をg/molという単位で表したものである。実際にはこの2つの用語は同じ意味で使われることが多く、一方を求めればもう一方も求まる。ただし塩化ナトリウムのようなイオン結晶には分子が存在しないため、分子量という言葉は厳密には不適切であり、その場合に正しい用語は式量である。
モル質量を手計算で求めるにはどうすればよいか。
化学式に含まれる各元素の原子数を数え、それぞれの原子数に周期表の原子量を掛けて、その総和を求める。硝酸カルシウム Ca(NO3)2では、カルシウム1個(40.078)、窒素2個(14.007)、酸素6個(15.999) — かっこの外の添字2はかっこの中のすべてに掛かる — の和が164.09 g/molとなる。
硫酸銅(II)五水和物のような水和物はどう入力すればよいか。
CuSO4·5H2Oのように入力する。中点の代わりにピリオドやアスタリスクを使ってもよく、CuSO4.5H2OやCuSO4*5H2Oも読み取れる。H2Oの前の数字は水の分子数を表し、これらの結晶水もモル質量に加算される — 無水物の159.61に対し、五水和物は249.68 g/molになる。
大文字と小文字の区別はなぜ重要なのか。
大文字・小文字の違いがそのまま元素記号の違いになるためである。Coはコバルトだが、COは一酸化炭素になる。コバルトのつもりで「co」や「CO」と書くと、まったく別の物質として質量が計算されてしまう。そのためこの計算機は大文字・小文字を区別し、存在しない元素記号が入力された場合は、当て推量で計算せずにそのことを知らせる。
グラムをモルに変換するにはどうすればよいか。
質量(グラム)をモル質量で割ればよい: n = m ÷ M。水25 gの場合、25 ÷ 18.015 = 1.388 molとなる。逆にモルからグラムを求めるにはモル質量を掛ける: m = n × M。上の変換ツールはどちらの方向にも対応しており、モル数にアボガドロ定数6.02214076 × 10²³を掛けることで粒子数も同時に求められる。
一部の元素について警告が表示されるのはなぜか。
テクネチウムやプロメチウム、およびビスマスより重い元素はすべて安定同位体を持たないため、標準原子量が定められていない。周期表ではその代わりに、最も半減期の長い同位体の質量数がかっこ付きで示されている。これらの元素を含むモル質量は実測値ではなく便宜的な値であるため、警告が表示される。