化学(かがく)反応(はんのう)式(しき)の係数(けいすう)と量的関係(りょうてきかんけい)

化学(かがく)反応(はんのう)式(しき)の係数(けいすう)は、反応(はんのう)に関(かか)わる物質(ぶっしつ)の粒子(りゅうし)の数(かず)の割合(わりあい)を、最(もっと)も簡単(かんたん)な整数(せいすう)比(ひ)で表(あらわ)したものだ。この係数(けいすう)の比(ひ)は、そのまま反応(はんのう)する物質(ぶっしつ)の物質(ぶっしつ)量(りょう)（mol）の比(ひ)を表(あらわ)している。

たとえば、炭酸(たんさん)カルシウムと塩酸(えんさん)が反応(はんのう)して塩化(えんか)カルシウム・水(みず)・二酸化炭素(にさんかたんそ)（新しいタブで開きます）ができる反応(はんのう)は、CaCO₃＋2HCl→CaCl₂＋H₂O＋CO₂と表(あらわ)せる。係数(けいすう)の比(ひ)CaCO₃:HCl:CO₂＝1:2:1は、反応(はんのう)する物質(ぶっしつ)量(りょう)の比(ひ)と同(おな)じだ。

物質(ぶっしつ)量(りょう)の比(ひ)が分(わ)かれば、各(かく)物質(ぶっしつ)のモル質量(しつりょう)をかけて質量(しつりょう)に、気体(きたい)なら22.4L/molをかけて体積(たいせき)に直(なお)せる。係数(けいすう)の比(ひ)が表(あらわ)すのは物質(ぶっしつ)量(りょう)の比(ひ)であって、質量(しつりょう)の比(ひ)ではない点(てん)に注意(ちゅうい)する。

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炭酸水素(たんさんすいそ)ナトリウム（新しいタブで開きます）を加熱(かねつ)すると、2NaHCO₃→Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂という反応(はんのう)で分解(ぶんかい)する。NaHCO₃（式(しき)量(りょう)84）4.2gを加熱(かねつ)すると、物質(ぶっしつ)量(りょう)は4.2÷84＝0.050mol。

係数(けいすう)の比(ひ)NaHCO₃:CO₂＝2:1から、発生(はっせい)（新しいタブで開きます）するCO₂の物質(ぶっしつ)量(りょう)は0.050÷2＝0.025mol。

このCO₂の標準(ひょうじゅん)状態(じょうたい)（0℃・1.013×10⁵Pa）での体積(たいせき)は、0.025×22.4＝0.56L。質量(しつりょう)→物質(ぶっしつ)量(りょう)→物質(ぶっしつ)量(りょう)→体積(たいせき)と、molを経由(けいゆ)してつないでいく。

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化学(かがく)反応(はんのう)式(しき)の係数(けいすう)の比(ひ)がそのまま質量(しつりょう)の比(ひ)にならないのは、物質(ぶっしつ)ごとにモル質量(しつりょう)（1molあたりの質量(しつりょう)）が違(ちが)うためだ。同(おな)じ物質(ぶっしつ)量(りょう)でも、モル質量(しつりょう)が大(おお)きい物質(ぶっしつ)ほど質量(しつりょう)は大(おお)きくなる。

反応(はんのう)の前後(ぜんご)で物質(ぶっしつ)全体(ぜんたい)の質量(しつりょう)の合計(ごうけい)は変(か)わらない（質量(しつりょう)保存(ほぞん)の法則(ほうそく)（新しいタブで開きます））が、係数(けいすう)の比(ひ)はあくまで粒子(りゅうし)の数(かず)（物質(ぶっしつ)量(りょう)）の比(ひ)を表(あらわ)すものであり、関(かか)わる物質(ぶっしつ)の質量(しつりょう)そのものの比(ひ)ではない。

どの物質(ぶっしつ)から計算(けいさん)を始(はじ)めても、物質(ぶっしつ)量(りょう)（mol）を経由(けいゆ)すれば、係数(けいすう)の比(ひ)を使(つか)ってほかの物質(ぶっしつ)の量(りょう)にたどり着(つ)ける。これが、化学(かがく)反応(はんのう)式(しき)を量的関係(りょうてきかんけい)の計算(けいさん)に使(つか)う考(かんが)え方(かた)の軸(じく)になる。