モル計算機

モル計算機は、物質のモル質量を使って、物質量（モル）と質量（グラム）を相互に変換します。モルから質量へ、質量からモルへという両方向に対応しています。

モルとは何か？

モル（記号：mol）は、物質量のSI基本単位です。どのような物質でも、1モルには原子、分子、イオンなどの要素粒子が正確に6.02214076 × 10²³個含まれます。この固定された数をアボガドロ数と呼びます。単位を付けて6.02214076 × 10²³ mol⁻¹と表すと、アボガドロ定数となり、記号はN_Aです。

モルを使うと、化学者は粒子を量って数えることができます。はかりで個々の原子を数えることはできませんが、グラム単位の質量を量ることはできます。モルはこの2つの尺度を結び付けます。

2019年以前は、モルは炭素-12を用いて定義されていました。つまり、1モルとは、正確に12グラムの炭素-12に含まれる原子と同数の構成粒子を含む物質量でした。国際度量衡総会は、物理的な試料に結び付けるのではなく、アボガドロ数を正確に6.02214076 × 10²³と固定することでモルを再定義しました。新しい定義は2019年5月20日に発効しました。

モルから質量への公式

モル、質量、モル質量を結び付ける公式は2つあります。

質量（g）＝物質量（mol）×モル質量（g/mol）

物質量（mol）＝質量（g）÷モル質量（g/mol）

モル質量は分子量とも呼ばれ、物質1モルの質量です。単位はグラム毎モル（g/mol）で、物質の化学式に含まれるすべての原子の原子量の合計に等しくなります。

モルから質量を計算する方法

質量を求めるには、物質量にモル質量を掛けます。

例：水2モルの質量

水（H₂O）のモル質量は18.015 g/molです。

質量＝2 mol×18.015 g/mol＝36.03 g

水2モルの質量は36.03グラムです。

質量からモルを計算する方法

物質量を求めるには、質量をモル質量で割ります。

例：食塩100グラムに含まれるモル数

塩化ナトリウム（NaCl）のモル質量は58.44 g/molです。

物質量＝100 g÷58.44 g/mol＝1.71 mol

食塩100グラムには、NaClが約1.71モル含まれています。

モル質量の求め方

モル質量は、周期表の値を使い、化学式に含まれるすべての原子の原子量を合計して求めます。

水（H₂O）の場合：

水素原子2個：2×1.008＝2.016 g/mol
酸素原子1個：1×15.999＝15.999 g/mol
合計：18.015 g/mol

結晶構造に水分子が結合している化合物は水和物と呼ばれ、水の分も加える必要があります。硫酸銅五水和物（CuSO₄·5H₂O）のモル質量は約249.68 g/molです。これは無水物CuSO₄の159.60 g/molに、5個の水分子分である5×18.015 g/molを加えた値です。

よく使われるモル質量

物質	化学式	モル質量（g/mol）
水	H₂O	18.015
塩化ナトリウム（食塩）	NaCl	58.44
二酸化炭素	CO₂	44.01
酸素ガス	O₂	32.00
グルコース	C₆H₁₂O₆	180.16
硫酸	H₂SO₄	98.07
水酸化ナトリウム	NaOH	40.00
塩酸	HCl	36.46
アンモニア	NH₃	17.03
メタン	CH₄	16.04

各数値は、化学式に対応する2021年IUPAC標準原子量の合計を小数点以下2桁に丸めたものです。

この計算機の使い方

計算機には2つのモードがあります。「モルから質量」モードでは、モル単位の物質量とg/mol単位の分子量を入力すると、それらを掛け合わせます。「質量からモル」モードでは、グラム単位の質量とg/mol単位の分子量を入力すると、それらを割ります。

このツールは化学式を検索しないため、分子量は手入力する必要があります。上の表には、授業で最もよく扱われる物質が掲載されています。

結果は、グラム単位の質量については小数点以下4桁まで、モル単位の物質量については小数点以下6桁まで表示されます。負の質量や負の物質量は受け付けられません。また、分子量は0より大きくなければならないため、あり得ない結果が返されることはありません。

化学でモルが重要な理由

化学式は粒子の比率を表しますが、実験器具が測定するのは質量です。モルはこの2つを変換するため、化学のあらゆる分野で使われます。

化学量論では、反応式の係数をそろえた化学反応式が、反応物と生成物のモル比を示します。反応でどれだけの生成物ができるかを予測するには、化学者は出発物質の質量をモルに変換し、反応式のモル比を適用してから、質量に戻します。

溶液の調製では、モル濃度によって溶液1リットル当たりの溶質のモル数として濃度を表します。500 mLの0.1 mol/L水酸化ナトリウム溶液を調製するには、必要な物質量は0.1 mol/L×0.5 L＝0.05 molです。質量に変換すると、0.05 mol×40.00 g/mol＝NaOH2.00 gとなります。

よくある質問

モルをグラムに変換するには？

物質量にモル質量を掛けます：質量（g）＝物質量（mol）×モル質量（g/mol）。水2モルの場合は、2×18.015＝36.03 gです。

グラムをモルに変換するには？

質量をモル質量で割ります：物質量（mol）＝質量（g）÷モル質量（g/mol）。NaCl100 gの場合は、100÷58.44≈1.71 molです。

アボガドロ数とは何ですか？

アボガドロ数は6.02214076 × 10²³であり、任意の物質1モルに含まれる粒子の正確な数です。名称はイタリアの科学者アメデオ・アボガドロに由来します。彼は1811年、同じ温度と圧力にある気体の等体積には同数の分子が含まれると提唱しました。

分子量とモル質量の違いは何か？

日常的な実験室での使用では、この2つの用語は同じ意味で、g/mol単位の値も同じです。厳密には、分子量は単位を持たない比であり、分子の質量を炭素-12原子の質量の十二分の一と比較したものです。一方、モル質量にはg/molという単位があります。教科書や計算機では、通常この2つの用語を同じ意味で使います。

1モルは何グラムか？

物質によって異なります。任意の物質1モルの質量は、そのモル質量のグラム数と正確に等しくなります。炭素1モルは12.01 g、水1モルは18.015 g、グルコース1モルは180.16 gです。

この計算機で化学の宿題を確認できますか？

はい。標準的な質量とモルの公式を適用するため、手計算や宿題の答えを確認できます。ただし、化学量論や有効数字を理解するには、まず手計算で解くことも有用です。

参考文献

Bureau International des Poids et Mesures（BIPM）。The International System of Units (SI)、9版、2019年。
National Institute of Standards and Technology（NIST）。NIST Chemistry WebBook。https://webbook.nist.gov/chemistry/
International Union of Pure and Applied Chemistry（IUPAC）。Compendium of Chemical Terminology（ゴールドブック）。https://goldbook.iupac.org/
IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights（CIAAW）。Standard Atomic Weights 2021。https://ciaaw.org/atomic-weights.htm

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