本文へ移動

物質(ぶっしつ)量(りょう)とアボガドロ定数(ていすう)

カメレオン先生molは粒(つぶ)を数(かぞ)える単位(たんい)。個数(こすう)も質量(しつりょう)も気体(きたい)の体積(たいせき)も、molを通(とお)してつながるよ。

30秒でつかむ

  1. 粒子(りゅうし)6.0×10²³個(こ)の集(あつ)まりを1molといい、この6.0×10²³/molという値(あたい)をアボガドロ定数(ていすう)という。物質(ぶっしつ)量(りょう)はmolを単位(たんい)にした粒子(りゅうし)の量(りょう)。
  2. モル質量(しつりょう)は1molあたりの質量(しつりょう)(g/mol)で、数値(すうち)は原子(げんし)量(りょう)・分子(ぶんし)量(りょう)・式(しき)量(りょう)(新しいタブで開きます)と同(おな)じ。質量(しつりょう)をモル質量(しつりょう)で割(わ)れば物質(ぶっしつ)量(りょう)が求(もと)まる。
  3. 0℃・1.013×10⁵Paでは、どんな気体(きたい)も1molで22.4L(モル体積(たいせき))を占(し)める。気体(きたい)の体積(たいせき)を22.4で割(わ)れば物質(ぶっしつ)量(りょう)が求(もと)まる。

詳しく

物質(ぶっしつ)量(りょう)・モル質量(しつりょう)・モル体積(たいせき)の関係(かんけい)

原子(げんし)や分子(ぶんし)(新しいタブで開きます)は小(ちい)さすぎて1個(こ)ずつ数(かぞ)えられないので、12個(こ)を1ダースとまとめるのと同(おな)じように、6.0×10²³個(こ)の粒子(りゅうし)をまとめて1molと数(かぞ)える。この6.0×10²³/molという値(あたい)をアボガドロ定数(ていすう)といい、molを単位(たんい)にして粒子(りゅうし)の量(りょう)を表(あらわ)した値(あたい)を物質(ぶっしつ)量(りょう)という。

物質(ぶっしつ)1molあたりの質量(しつりょう)をモル質量(しつりょう)(g/mol)といい、数値(すうち)は原子(げんし)量(りょう)・分子(ぶんし)量(りょう)・式(しき)量(りょう)と同(おな)じだ。質量(しつりょう)をモル質量(しつりょう)で割(わ)れば物質(ぶっしつ)量(りょう)(mol)が求(もと)まる。

気体(きたい)では、0℃・1.013×10⁵Pa(標準(ひょうじゅん)状態(じょうたい))で、気体(きたい)の種類(しゅるい)に関係(かんけい)なくどんな気体(きたい)でも1molが22.4L(モル体積(たいせき))を占(し)める。気体(きたい)の体積(たいせき)を22.4で割(わ)れば物質(ぶっしつ)量(りょう)(mol)が求(もと)まる。

molを中心にした物質量・質量・個数・気体の体積の関係Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例(れい):質量(しつりょう)・個数(こすう)・気体(きたい)の体積(たいせき)をmolでつなぐ

水(みず)0.50molの中(なか)に含(ふく)まれる水分子(みずぶんし)の数(かず)は、0.50×6.0×10²³=3.0×10²³個(こ)。物質(ぶっしつ)量(りょう)に6.0×10²³/molをかけると、粒子(りゅうし)の数(かず)が求(もと)まる。

二酸化炭素(にさんかたんそ)(新しいタブで開きます)CO₂(モル質量(しつりょう)44g/mol)11gの物質(ぶっしつ)量(りょう)は、11÷44=0.25mol。質量(しつりょう)をモル質量(しつりょう)で割(わ)れば物質(ぶっしつ)量(りょう)になる。

酸素(さんそ)O₂ 2.0molを標準(ひょうじゅん)状態(じょうたい)(0℃・1.013×10⁵Pa)に置(お)いたときの体積(たいせき)は、2.0×22.4=44.8L。物質(ぶっしつ)量(りょう)に22.4L/molをかけると、気体(きたい)の体積(たいせき)が求(もと)まる。

なぜmolで数(かぞ)えるのか

原子(げんし)や分子(ぶんし)の数(かず)は、ごく少量(しょうりょう)の物質(ぶっしつ)でも6.0×10²³個(こ)という桁外(けたはず)れの数(かず)になる。鉛筆(えんぴつ)を『本(ほん)』、紙(かみ)を『枚(まい)』で数(かぞ)えるのと同(おな)じように、粒子(りゅうし)をmolというまとまりで数(かぞ)えると、実験(じっけん)で扱(あつか)う質量(しつりょう)や体積(たいせき)と結(むす)びつけやすい。

気体(きたい)のモル体積(たいせき)が気体(きたい)の種類(しゅるい)に関係(かんけい)なく22.4Lになるのは、気体(きたい)では分子(ぶんし)どうしの間(あいだ)がとても広(ひろ)く空(あ)いていて、気体(きたい)全体(ぜんたい)の体積(たいせき)のほとんどが分子(ぶんし)の大(おお)きさではなく分子(ぶんし)どうしの間(あいだ)の空間(くうかん)で決(き)まるためだ。同(おな)じ温度(おんど)・同(おな)じ圧力(あつりょく)なら、分子(ぶんし)の種類(しゅるい)に関係(かんけい)なく同(おな)じ数(かず)の分子(ぶんし)が同(おな)じ体積(たいせき)を占(し)める。

一方(いっぽう)、モル質量(しつりょう)は物質(ぶっしつ)の種類(しゅるい)ごとに違(ちが)う。1molあたりの粒子(りゅうし)の数(かず)(アボガドロ定数(ていすう))は共通(きょうつう)でも、粒子(りゅうし)1個(こ)の質量(しつりょう)が物質(ぶっしつ)ごとに違(ちが)うので、1molの質量(しつりょう)も物質(ぶっしつ)ごとに変(か)わる。

同じ体積の気体には同じ数の分子が含まれるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

確認問題

問題 1 / 4水(みず)H₂O(モル質量(しつりょう)18g/mol)18gの物質(ぶっしつ)量(りょう)は何(なん)molか。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。

https://manazoo.com/science/amount-of-substance-and-avogadro-constant/?from=print#quiz

  1. 水(みず)H₂O(モル質量(しつりょう)18g/mol)18gの物質(ぶっしつ)量(りょう)は何(なん)molか。

    答え:____________

    正解:1.0
    物質(ぶっしつ)量(りょう)=質量(しつりょう)÷モル質量(しつりょう)。18÷18=1.0mol。

  2. 二酸化炭素(にさんかたんそ)CO₂ 0.20molの中(なか)に含(ふく)まれるCO₂分子(ぶんし)の数(かず)を求(もと)めよ。アボガドロ定数(ていすう)は6.0×10²³/molとする。

    答え:____________

    正解:1.2×10²³
    分子(ぶんし)(新しいタブで開きます)の数(かず)=物質(ぶっしつ)量(りょう)×アボガドロ定数(ていすう)。0.20×6.0×10²³=1.2×10²³個(こ)。

  3. 標準(ひょうじゅん)状態(じょうたい)(0℃・1.013×10⁵Pa)で5.6Lを占(し)める気体(きたい)の物質(ぶっしつ)量(りょう)は何(なん)molか。

    答え:____________

    正解:0.25
    物質(ぶっしつ)量(りょう)=気体(きたい)の体積(たいせき)÷22.4。5.6÷22.4=0.25mol。

  4. 酸素(さんそ)O₂ 0.20molを標準(ひょうじゅん)状態(じょうたい)(0℃・1.013×10⁵Pa)に置(お)いたときの体積(たいせき)は何(なん)Lか。

    答え:____________

    正解:4.48
    気体(きたい)の体積(たいせき)=物質(ぶっしつ)量(りょう)×22.4。0.20×22.4=4.48L。

単元のポイント

  • アボガドロ定数(ていすう) 1molあたりの粒子数(りゅうしすう)を表(あらわ)す、6.0×10²³/molという決(き)まった値(あたい)
  • 物質(ぶっしつ)量(りょう) molを単位(たんい)にして粒子(りゅうし)の量(りょう)を表(あらわ)したもの。物質(ぶっしつ)量(りょう)=粒子(りゅうし)の数(かず)÷アボガドロ定数(ていすう)
  • モル質量(しつりょう) 物質(ぶっしつ)1molあたりの質量(しつりょう)(g/mol)。数値(すうち)は原子(げんし)量(りょう)・分子(ぶんし)量(りょう)・式(しき)量(りょう)と同(おな)じ
  • 気体(きたい)のモル体積(たいせき) 0℃・1.013×10⁵Paで気体(きたい)1molが占(し)める体積(たいせき)。気体(きたい)の種類(しゅるい)に関係(かんけい)なく22.4L
問題を解く
単元のポイント
  • アボガドロ定数(ていすう) 1molあたりの粒子数(りゅうしすう)を表(あらわ)す、6.0×10²³/molという決(き)まった値(あたい)
  • 物質(ぶっしつ)量(りょう) molを単位(たんい)にして粒子(りゅうし)の量(りょう)を表(あらわ)したもの。物質(ぶっしつ)量(りょう)=粒子(りゅうし)の数(かず)÷アボガドロ定数(ていすう)
  • モル質量(しつりょう) 物質(ぶっしつ)1molあたりの質量(しつりょう)(g/mol)。数値(すうち)は原子(げんし)量(りょう)・分子(ぶんし)量(りょう)・式(しき)量(りょう)と同(おな)じ
  • 気体(きたい)のモル体積(たいせき) 0℃・1.013×10⁵Paで気体(きたい)1molが占(し)める体積(たいせき)。気体(きたい)の種類(しゅるい)に関係(かんけい)なく22.4L