モル濃度計算機 - 溶液濃度を計算 (mol/L)

モル濃度とは何か？

モル濃度は、液体にどれだけ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モル数として定義され、mol/Lまたは記号Mで表します。「1 M」と表示された溶液は、1リットルごとに1モルの物質が溶解しています。

モル濃度の公式

モル濃度は、単純な割り算で計算します。

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

• 溶質の物質量は、溶解している物質の量で、モルで測定します。
• 溶液の体積は、溶質が完全に溶解した後の液体の総体積で、リットルで測定します。
• モル濃度は計算結果で、リットル当たりのモル数（mol/L）で表し、Mとも呼ばれます。

計算例

2モルの塩化ナトリウム（NaCl）を、溶液が0.5リットルになるのに十分な水に溶かすと、次のようになります。

$\text{モル濃度} = \frac{2 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} = 4 \text{ M}$

溶液の濃度は1リットル当たり4モルで、4 Mと表されます。

グラムからモル濃度を計算する方法

溶質は、モルを直接測定するのではなく、グラム単位で量ることがよくあります。モル濃度の公式を適用する前に、グラムをモルに変換する手順が追加で必要です。

1. 化合物のモル質量を、モル当たりのグラム数で求めます。
2. 質量をグラム単位でモル質量で割り、物質量を求めます。
3. 物質量を、溶液の体積（リットル）で割ります。

例： 10 gのNaClを溶かして、500 mL（0.5 L）の溶液を作ります。

• NaClのモル質量：22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol
• 物質量：10 g ÷ 58.44 g/mol ≈ 0.171 mol
• モル濃度：0.171 mol ÷ 0.5 L ≈ 0.342 M

この計算機の仕組み

このページの計算機には、溶質の物質量（モル）と溶液の体積（リットル）の2つを入力します。モル数を体積で割り、結果を小数点以下4桁に丸めて表示します。

どちらの入力値も0より大きくなければなりません。いずれかの欄に0以下の値を入力すると、結果の代わりにエラーメッセージが表示されます。溶質の量が負になることには物理的な意味がなく、体積が0の場合は割り算ができません。

入力値は、?moles=2.5&volume=0.5のような共有リンクから受け取ることもできます。リンク内の値が有限数でない場合は空欄として扱われるため、計算機は意味のない結果を表示せず、入力を求めます。

既知のモル濃度の溶液を調製する

化学者は、目標のモル濃度から逆算して、量り取る溶質の量を求めることがよくあります。

例： 250 mL（0.25 L）の0.1 M水酸化ナトリウム（NaOH）溶液を調製します。

1. 必要な物質量 = モル濃度 × 体積 = 0.1 M × 0.25 L = 0.025 mol
2. 必要な質量 = 物質量 × モル質量 = 0.025 mol × 40 g/mol = 1 g
3. 1 gのNaOHを水に溶かし、溶液の体積が正確に250 mLになるまで水を加えます。

原液を希釈する

濃い「原液」は、M₁V₁ = M₂V₂の式を使って、より低いモル濃度に希釈できます。ここで、M₁とV₁は原液の濃度と体積、M₂とV₂は希釈後に求める濃度と体積です。

例： 2 Mの原液から、500 mLの0.2 M溶液を作ります。

$V_1 = \frac{M_2 \times V_2}{M_1} = \frac{0.2 \text{ M} \times 0.5 \text{ L}}{2 \text{ M}} = 0.05 \text{ L} = 50 \text{ mL}$

2 Mの原液を50 mL加え、全量が500 mLになるまで水を加えると、目標濃度になります。

滴定におけるモル濃度

滴定では、既知の濃度の溶液を別の溶液に反応が完了するまで加えます。モル濃度によって、測定した体積と反応する物質量を関連付けられます。

例： 0.1 MのNaOH 20 mLで、濃度不明のHCl溶液25 mLを中和します。

1. 使用したNaOHの物質量：0.1 M × 0.020 L = 0.002 mol
2. HClとNaOHは1:1の比で反応する（HCl + NaOH → NaCl + H₂O）ため、HClの物質量は0.002 molです。
3. HClのモル濃度 = 0.002 mol ÷ 0.025 L = 0.08 M

その他の濃度単位

モル濃度は、濃度を表すいくつかの方法の1つです。それぞれ異なる状況に適しています。

歴史

原子や分子の固定された計数単位という考え方は、気体の体積と粒子数を関連付けたアメデオ・アボガドロの1811年の仮説にまでさかのぼります。化学者たちはその後1世紀にわたってこの考えを発展させ、モルを定義しました。モルがSI基本単位として採用された1971年以降、モル濃度は溶液の濃度を表す標準的な方法になりました。2019年、国際純正・応用化学連合（IUPAC）は、質量を基準とする標準ではなく、アボガドロ定数の固定値6.02214076 × 10²³を用いてモルを再定義しました。

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？

モル濃度は溶質の物質量を溶液のリットル数で割ります。質量モル濃度は溶質の物質量を溶媒のキログラム数で割ります。液体は加熱するとわずかに膨張するため、モル濃度は温度によって少し変化しますが、質量モル濃度は変化しません。

モル濃度は1 Mより高くなるか？

なります。濃塩酸は約12 M、濃硫酸は約18 Mです。到達可能な最大モル濃度は、その温度で溶媒に溶解できる溶質の量によって決まります。

純水のモル濃度はいくらか？

約55.3 Mです。水の25 °Cにおける密度は約997 g/L、モル質量は18.02 g/molなので、997 ÷ 18.02 ≈ 55.3 mol/Lとなります。この数値は、平衡計算で使用されます。大量の水から少量を取り除いても、その濃度はほとんど変化しないためです。

温度はモル濃度に影響するか？

わずかに影響します。ほとんどの液体は温めると膨張するため、同じ量の溶質がより大きな体積を占め、モル濃度が低下します。質量モル濃度は体積ではなく質量に基づくため、温度の影響を受けません。

滴定ではモル濃度をどのように使うか？

滴定では、既知のモル濃度の溶液を別の溶液と完全に反応させるのに必要な体積を測定します。次に、係数をそろえた化学反応式から反応のモル比を使って、未知の溶液のモル濃度を計算します。

この計算機は小数点以下何桁まで表示するか？

結果は小数点以下4桁まで表示されます。実際に意味を持つ桁数は、入力した物質量と体積の精度によって異なります。結果は、最も精度の低い入力値が許す有効数字の桁数を超えて報告すべきではありません。