モル質量の計算方法

モル質量の計算は、化合物の質量または体積を含む化学量論的計算を実行するために不可欠です。これには、科学的に知られているさまざまな種類の化合物の化学反応と組成の両方に関連する計算が含まれます。

モル質量とは何ですか？

その名前が示すように、モル質量は、原子、分子、または式単位の 1 モルの質量にすぎません。^{つまり、これらの粒子のアボガドロ数、つまり 6,022.10 23 個}の粒子の質量の合計を表します。

^{モル質量は、1 モルあたりの質量または1}モルあたりの質量の単位で表されます。科学分野および国際単位系を採用しているほとんどの国で最も一般的に使用されている単位は g/mol です。

ただし、kg/mol など、工学で頻繁に使用される他の単位があります。米国やリベリアなど、帝国単位の単位系が使用されている国では、多くの場合、lb/lb-mol が使用されます。

モル質量を計算する手順

モル質量の計算は非常に簡単です。必要なのは、化学物質を構成するすべての原子のモル質量を合計することだけです。これを行うには、周期表だけが必要で、物質の化学式を知っています。以下は、化合物または化学物質のモル質量を計算するために必要な手順です。

ステップ 1: 化学式を書き、どの元素が存在するかを決定する

元素と化合物の両方の化学物質は、さまざまな種類の化学式で表すことができます。最も単純なケースでは、化学式は、物質を構成する元素と、存在する各元素の原子数の単純な順序付きリストです。

ただし、分子量の計算が困難な構造式が示されている場合があるため、そのような構造式は読みやすい分子式に変換することが望ましいです。

例：

次の図は、2-オキソプロパン酸ナトリウムの構造式を示しています。構造が書かれているだけではモル質量を求めるのは難しいので、まずは構造式をとって分子式を求めます。

ご覧のとおり、この場合、化合物は炭素、水素、酸素、およびナトリウム原子で構成されています。

ステップ 2: 存在する各元素の原子数を数えます

必要な 2 番目の重要な情報は、化合物内の各タイプの原子の数です。この数は、単純な分子式がある場合に明らかです。これは、単純な分子式が、物質を構成する各要素の記号のリストと、その要素が構造に現れる回数を示す下付き文字で正確に構成されているためです。ただし、括弧やその他のグループ化記号を持つ分子式には注意が必要です。これらの括弧の添字はすべての内部添字を乗算するためです。

後で計算しやすいように、この情報を小さな表にまとめておくと便利です。各元素の記号と各タイプの原子数に加えて、さらに 2 つの列と 1 つの行を追加します。

• 各元素の原子質量の列
• 各元素が化合物のモル質量に寄与する総モル質量の別の列。
• 総モル質量の計算のための最後の 1 つの行。

例：

上記の 2-オキソプロパン酸ナトリウムの場合、式は C ₃ H ₃ NaO ₃であるため、この化合物には 3 つの C 原子、3 つの H 原子、1 つの Na 原子、および 3 つの O 原子が含まれます. 表は次のようになります。

原子の総数は、モル質量の計算には関係ありませんが、一部の化学量論計算では役立ちます。

注:水和水を含む複合式には注意が必要です。第一に、モル質量の計算中に水の水素原子と酸素原子をこれらの原子の総数に追加するのを忘れることが非常に一般的であるためです。第二に、水和水は通常、無水化合物の単位あたりに存在する水分子の数を示す係数を持っているため、モル質量を計算するには、水中に存在する H 原子と O 原子の総数にこの係数を掛けなければならないことを意味します。正しく。

例：

硫酸銅 (II) 五水和物の場合、完全な式 CuSO 4 ・5H 2 _Oで示されるように、各硫酸銅単位は 5 つの水分子と結合しています。この_場合、水素の総数は 5 x 2 = 10 で、酸素の総数は 4 + 5 x 1 = 9 です。

ステップ 3: 周期表の元素の原子質量を見つける

それぞれのモル原子質量の値は、任意の周期表で見つけることができます。これらは実際には各元素の相対原子質量を示していますが、これは数値的にはモル質量に等しいため、g/mol (システムを使用している場合は lb/lb-mol) の単位を追加するだけです。 . インペリアル) 計算結果を配置するとき。

周期表には、既知のすべての元素が原子番号順に並べられています。各要素は、さまざまな量の情報を含むセルにありますが、ほとんどすべての相対原子質量がどこかに含まれています。どのデータが原子量に対応するかを知るには、凡例を確認する必要があります。凡例は通常、遷移金属の上の空白スペースにあります。

次の図は、この凡例の例を示しており、特定の周期表で各元素の相対原子質量が表示されるフィールドを強調表示しています。

ご覧のとおり、この場合、原子質量は各セルの左上隅にあるデータに対応しています。ただし、常にそうであるとは限らないため、凡例を常に確認して、間違ったデータを使用しないようにすることが重要です。

必要なすべての元素が見つかったら、それぞれの原子質量を表に記入します。

例

2-オキソプロパン酸ナトリウムの例を続けると、原子質量を追加すると、表は次のようになります。

ステップ 4: 掛け算と足し算

各元素が化合物のモル質量に寄与する総質量を見つけるには、それぞれの原子質量に式に含まれるそのタイプの原子の数を掛ける必要があります。この操作が実行されると、すべての結果が追加されてモル質量が得られます。この時点で、それぞれの単位が追加されます (場合によっては、g/molまたは lb/lb-mol)。

例

この例では、これは、2 番目と 3 番目の列の値を乗算し、結果を最後の列に配置し、これらの値を加算してモル質量を取得することを意味します。

モル質量、原子質量、分子質量、式質量

モル質量の計算方法を学習する前に、よく混同される関連概念について簡単に説明しておく必要があります。これらは、原子質量、分子質量、および式質量の概念であり、モル質量と同じ意味で使用されることがよくあります。ただし、それらは同じではありません。

名前から推測できるように、原子、分子、および式質量は、それぞれ原子、分子、および式単位の質量に対応します。対照的に、モル質量は、そのような粒子の1モルの質量を表します。さらに、質量であるため、これらの 3 つの変数は、グラム、キログラム、ポンドなどの質量単位で表されますが、原子質量単位と呼ばれる特別な単位を使用するのが通例です。

それらの違いにもかかわらず、モルと原子質量単位の定義を考えると、後者は数値的にモル質量に等しく、これが混乱の原因を表しています。

原子および分子の質量と相対式

概念レベルでは、原子質量を加算してモル質量を計算することについて話すのは間違いです。ただし、実際のレベルでは、モル原子質量と amu (原子質量単位) で表される原子質量は数値的に等しいため、違いはありません。

ただし、この混乱と帝国単位に関する潜在的な問題は、絶対値ではなく相対質量単位を使用することで解決されます。これらの相対質量は、それぞれの原子質量または分子質量を炭素 12 同位体の質量の 12 分の 1 で割った値で構成されます。この除算により単位がキャンセルされるため、すべての相対質量は無次元になり、炭素 12 の絶対質量またはモル質量を 12 で割った値を掛けるだけで、あらゆる状況で使用できます。

モル質量計算例

硫酸第二鉄七水和物のモル質量の計算

ステップ 1:この化合物の化学式は Fe ₂ (SO ₄ ) ₃・7H ₂ O であるため、鉄 (Fe)、硫黄 (S)、酸素 (O)、および水素 (H) で構成されています。

ステップ 2:各要素の総数は次のとおりです。

• 信仰 = 2
• S = 1 × 3 = 3
• または = 4 x 3 + 7 x 1 = 19
• 高さ = 7 × 2 = 14

ステップ 3:周期表から得られる相対原子質量は次のとおりです。

• 信仰 = 55,845
• S = 32,060
• または = 15,999
• H = 1,008

ステップ 4:

参考文献

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分子量の計算方法は？例と演習。(2021 年 5 月 18 日)。ユニベータ。https://unibetas.com/molecular-weight/

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モル質量の例。(2015 年 10 月 18 日)。化学.NET。https://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-masa-molar_18.html

ゲラ M.、L. (2019)。化学量論的反応。アラブ首長国連邦。https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2019/lgm-quiminorganica.pdf

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