濃度からモル濃度への変換 | 重量/体積％からモル/L

濃度からモル濃度への換算器とは？

濃度からモル濃度への換算器は、パーセント濃度（体積に対する質量、w/vで表記）を、溶液1リットルに溶解している物質の物質量であるモル濃度に変換します。必要な数値は、パーセント濃度と、溶解している物質の分子量（1モル当たりのグラム数）です。

モル濃度とは？

モル濃度は、液体にどれだけの物質が溶解しているかを測る方法です。溶液1リットル当たりの溶質の物質量（モル数）として定義されます。

$\text{モル濃度（M）} = \frac{\text{溶質の物質量（モル）}}{\text{溶液の体積（リットル）}}$

単位はmol/Lで、Mと表記されることもよくあります。塩化ナトリウムの「0.5 M」溶液には、溶液1リットルごとに塩化ナトリウムが0.5モル含まれます。

化学反応は、グラム同士ではなく粒子同士の間で起こります。モル濃度は、一定の体積の中にどれだけの粒子があるかを化学者に示すため、化学計算で標準的に使われる単位です。この量の正式なSI名称は物質量濃度で、物質量を混合物の体積で割ったものと定義されます。NISTのSI単位ガイドは、「モル濃度」や「M」という名称を廃止されたものとし、mol/Lなどの単位を推奨していますが、どちらの名称も研究室では今も広く使われています。

パーセント濃度からモル濃度への公式

$\text{モル濃度（M）} = \frac{\text{パーセント濃度（w/v）} \times 10}{\text{分子量（g/mol）}}$

w/vパーセントは、溶液100 mL当たりの溶質のグラム数を意味します。10を掛けると、1リットルが1,000 mLに等しいため、1リットル当たりのグラム数に変換できます。分子量で割ると、グラムがモルに変換されます。

この公式はw/vパーセントにのみ適用されます。濃酸のボトルに一般的に表示されるw/w（質量対質量）パーセントには、溶液の密度も必要です（下記参照）。

パーセント濃度からモル濃度を計算する方法

1. パーセント濃度に10を掛けます。これにより、濃度が一リットル当たりのグラム数で表されます。
2. その数値を、物質の分子量（g/mol）で割ります。
3. 結果がmol/L単位のモル濃度です。

この公式が成り立つ理由

5%のw/v溶液には、溶液100 mL中に溶質が5グラム含まれます。

1. 一リットル当たりのグラム数：5 g × 10 = 50 g/L。
2. 一リットル当たりのモル数：50 g/L ÷ 分子量（g/mol）= mol/L。

計算例

ある溶液は、5%（w/v）の塩化ナトリウム（NaCl）です。NaClの分子量は58.44 g/molです。

$\text{モル濃度} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/L}$

5%のNaCl溶液は約0.856 Mです。

その他の例

• 生理食塩水（0.9% NaCl）：(0.9 × 10) ÷ 58.44 = 0.154 M
• 5%グルコース溶液（C₆H₁₂O₆、180.16 g/mol）：(5 × 10) ÷ 180.16 = 0.278 M
• 10%水酸化ナトリウム溶液（NaOH、40.00 g/mol）：(10 × 10) ÷ 40.00 = 2.50 M

最初の二つの結果は、臨床で使われる輸液の公表されている組成と一致しています。0.9% NaClにはナトリウムが154 mEq/L含まれ、5% グルコースは50 g/Lすなわち278 mMです。

換算器の使い方

1. パーセント濃度（w/v）を、0から100までの数値で入力します。
2. 物質の分子量をg/mol単位で入力します。0より大きい値でなければなりません。
3. モル濃度がmol/L単位で自動的に表示されます。
4. コピーのボタンを使って結果をコピーします。

一般的な分子量

濃度を表すその他の方法

**質量モル濃度（m）**は、溶液ではなく、溶媒一キログラム当たりの溶質の物質量を数えます。温度によって変化しないため、科学者は凝固点や沸点の計算に使用します。

$\text{質量モル濃度（m）} = \frac{\text{溶質の物質量（モル）}}{\text{溶媒の質量（kg）}}$

**質量パーセント濃度（w/w）**は、溶液100グラム当たりの溶質のグラム数です。濃酸や濃塩基のボトルに一般的に表示されています。これをモル濃度に変換するには、溶液の密度が必要です。

$\text{モル濃度} = \frac{\text{質量パーセント濃度} \times \text{密度（g/mL）} \times 10}{\text{分子量}}$

**体積パーセント濃度（v/v）**は、水中のエタノールなど、液体同士の混合物に使用されます。70%のv/vエタノール溶液には、全溶液100 mL当たり70 mLのエタノールが含まれます。

**規定度（N）**は、リットル当たりのグラム当量数を表します。古い滴定の文献に登場します。NISTのガイドは規定度を廃止された量としており、代わりに物質量濃度を推奨しています。

精度の限界

w/vの式は、w/vのパーセントがすでに溶液の体積を基準にしているため、正確です。結果の精度は入力値の精度を超えることはなく、入力値を誤らせる要因がいくつかあります。

• w/wの表示：濃い酸や塩基は通常、質量基準（w/w）で表示され、その密度は1 g/mLをかなり上回ります。w/wの値をw/vであるかのように入力すると、誤ったモル濃度になります。代わりに、上の節にある密度補正した式を使ってください。
• 温度：溶液の体積は温度によって変化するため、温度が変わるとモル濃度もわずかに変化します。質量モル濃度は体積ではなく質量に基づくため、変化しません。
• 水和化合物：化合物の中には結晶構造に水を取り込み、分子量が変化するものがあります。無水硫酸銅（CuSO₄）の分子量は159.61 g/molです。五水和硫酸銅（CuSO₄·5H₂O）の分子量は249.68 g/molで、50%以上大きくなります。誤った値を使うと、モル濃度が大きくずれます。
• 試薬の純度：市販の化学物質が100%純粋であることはほとんどありません。純度98%と表示された試薬には、質量比で2%の他の物質が含まれるため、それから作った溶液の実際のモル濃度はわずかに低くなります。

よくある質問

モル濃度と質量モル濃度の違いは何ですか？

モル濃度は溶液一リットル当たりの溶質の物質量です。質量モル濃度は溶媒一キログラム当たりの溶質の物質量です。液体の体積は温度によって変化するため、モル濃度は温度によってわずかに変化します。質量は温度によって変化しないため、質量モル濃度は一定です。

なぜモル濃度はパーセント濃度よりも頻繁に使われるのですか？

化学反応は分子同士の間で起こり、モル濃度は一定体積中に存在する物質のモル数を直接示します。パーセント濃度は質量を示すため、反応計算に使うにはまずモル数に変換する必要があります。

モル濃度をパーセント濃度に戻すにはどうすればよいですか？

公式を逆にします。

$\text{パーセント濃度（w/v）} = \frac{\text{モル濃度} \times \text{分子量}}{10}$

0.5 Mの塩化ナトリウム溶液は、(0.5 × 58.44) ÷ 10 = 2.92% w/vに相当します。

この公式は質量対質量（w/w）パーセントにも使えますか？

いいえ。このページの公式はw/vパーセントにのみ適用されます。w/wパーセントをモル濃度に変換するには、溶液の密度が必要で、上記の「濃度を表すその他の方法」のセクションに示した公式を使います。

溶液の密度は結果に影響しますか？

真のw/vパーセントでは影響しません。w/vの値はすでに溶液100 mL当たりのグラム数なので、密度は式から消えます。密度が関係するのは、パーセントがw/wの場合です。その場合は密度補正した式が必要で、密度を無視した誤差は、溶液が濃くなるほど大きくなります。

特定のモル濃度の溶液を調製するにはどうすればよいですか？

質量（g）=モル濃度（mol/L）×体積（L）×分子量（g/mol）で必要な質量を計算します。その質量を量り取り、最終体積より少ない量の溶媒に溶かしてから、メスフラスコに移し、標線まで溶媒を加えます。溶質が溶ける前に溶媒を最終体積まで加えるのはよくある間違いで、最終体積が大きくなりすぎることがあります。

参考文献

1. 米国国立標準技術研究所。NIST Guide to the SI, Chapter 8。NIST SIガイド 第8章 — 定義 c = n/V（8.6.5節）。モル濃度、M、規定度という名称は廃止されています。
2. NIST化学ウェブブック。Sodium chloride。NIST WebBook：塩化ナトリウム — 分子量は58.443。
3. Baldrighi M. 他。Hyperglycemic Hyperosmolar State: A Pragmatic Approach to Properly Manage Sodium Derangements。Current Diabetes Reviews（PMC）。Baldrighi他、表1 — 0.9% NaCl：Na⁺ 154 mEq/L、5% グルコース：50 g/L、278 mM。