アボガドロ数計算機 - モルから分子への変換器

アボガドロ数とは何ですか？

アボガドロ定数は、物質1モルに含まれる粒子の数であり、正確に6.02214076 × 10²³です。モルは、原子、分子、イオンを数えるために化学者が使う単位で、何か12個を数える単位である「ダース」と同じようなものです。この計算機は、この定数を使ってモル数と分子数を相互に換算します。

アボガドロ定数の公式

分子数は、モル数にアボガドロ定数を掛けた値です。

$N = n \times N_A$

• $N$は分子（または原子、イオン、その他の粒子）の数です
• $n$はモル数です
• $N_A$はアボガドロ定数で、モルあたり6.02214076 × 10²³です

逆に換算するには、分子数をこの定数で割ります。

$n = N \div N_A$

2019年以降、アボガドロ定数は定義によってこの正確な値になっています。これは国際単位系（SI）を定義する7つの定義定数の1つであるため、測定の不確かさはありません。

モルから分子数を計算する方法

1. モル数を確認します。
2. それに6.02214076 × 10²³を掛けます。
3. その結果が分子数です。

計算例

物質2モルから始めます。

$N = 2 \times 6.02214076 \times 10^{23} = 1.204428152 \times 10^{24}$

したがって、2モルには約1,204,428,152,000,000,000,000,000個の分子が含まれ、通常は1.204428 × 10²⁴と表記されます。

分子数からモル数を計算する方法

1. 分子数を確認します。
2. それを6.02214076 × 10²³で割ります。
3. その結果がモル数です。

計算例

3.01107038 × 10²³個の分子から始めます。

$n = 3.01107038 \times 10^{23} \div 6.02214076 \times 10^{23} = 0.5$

したがって、3.01107038 × 10²³個の分子は半モルに相当します。

計算ツールの使い方

モル数フィールドに値を入力すると分子数が得られ、分子数フィールドに値を入力するとモル数が得られます。両方のフィールドに値がある場合、計算機はモル数フィールドを使用します。物質名は参照用に追加でき、コピーした結果には含まれますが、計算には影響しません。モル数は0未満にはならないため、負の数は入力できません。0は有効な入力で、結果は0になります。

アボガドロ定数が使われる分野

化学者はアボガドロ定数を使って、平衡化学反応式で用いるモル数と、反応する実際の原子または分子の数という2つの尺度を相互に変換します。この定数は、科学の複数の分野で使われています。

• 化学量論：化学反応式における反応物と生成物のモル数を相互に換算します。
• 気体の法則：気体分子の数を体積、圧力、温度と関連付けます。
• 溶液化学：既知のモル濃度の溶液に溶けている分子の数を求めます。
• モル質量：試料の質量をモル数に換算し、そこから分子数を求めます。
• 生化学：試料中に存在するタンパク質、DNA、または酵素の分子数を推定します。

アボガドロ定数の歴史

この定数はイタリアの科学者アメデオ・アボガドロ（1776–1856）にちなんで名付けられましたが、彼自身が測定したわけではありません。1811年、彼は同じ温度と圧力にある気体の等しい体積には、等しい数の分子が含まれると提唱しました。この考えは現在、アボガドロの法則と呼ばれています。

オーストリアの物理学者ヨハン・ヨーゼフ・ロシュミットは1865年、一定体積の気体に含まれる分子数を初めて推定しました。「アボガドロ数」という名称はその後、フランスの物理学者ジャン・ペランがブラウン運動、つまり流体中に浮遊する小さな粒子の不規則な動きについて研究していた1909年に作りました。ペランによる定数の測定は、1926年のノーベル物理学賞の受賞理由の一つとなりました。

2019年、SI基本単位の国際的な再定義によって、アボガドロ定数は1モルあたり正確に6.02214076 × 10²³と定められ、何世紀にもわたる、精度を高めながらの実験測定に終止符が打たれました。

よくある質問

アボガドロ数とは何ですか？ 物質1モルに含まれる原子や分子などの粒子の数で、6.02214076 × 10²³です。

モルを分子数に換算するにはどうしますか？ モル数に6.02214076 × 10²³を掛けます。たとえば、2モルは2 × 6.02214076 × 10²³ = 1.204428 × 10²⁴個の分子になります。

分子数をモルに換算するにはどうしますか？ 分子数を6.02214076 × 10²³で割ります。たとえば、3.01107038 × 10²³個の分子をこの定数で割ると、0.5モルになります。

アボガドロ数は分子にだけ適用されますか？ いいえ。原子、イオン、組成式単位など、あらゆる種類の粒子に適用されます。これらのいずれであっても、1モルには6.02214076 × 10²³個の粒子が含まれます。

モルとアボガドロ数の違いは何ですか？ モルはダースに似た単位です。アボガドロ数は1モルを構成する粒子の数で、12が1ダースを構成するのと似ています。

アボガドロ数はなぜこれほど大きいのですか？ 原子や分子は非常に小さいためです。水分子1個の大きさは約0.3ナノメートルです。グラムなど、実験室の尺度で測定できる物質量に達するには、非常に多くの分子が必要になります。

参考文献

1. 国際度量衡局（BIPM）「国際単位系（SI）」第9版、2019年。
2. IUPAC、『化学用語集』（「ゴールドブック」）第2版、1997年。
3. Perrin, J.（1909年）。「Mouvement brownien et réalité moléculaire」。Annales de Chimie et de Physique、第8シリーズ、第18巻：1–114頁。