イントロ
見えない粒子をまとめて数える
1 molを化学の数え方として使う
1 molは、約6.02 × 10²³個の指定した粒子を含む物質量です。この1 mol当たりの粒子数を表す比例定数がアボガドロ定数です。
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定義
物質量とアボガドロ定数
- 教科書では
- 物質量は粒子の集団の大きさをmolで表した量で、アボガドロ定数は1 mol当たりの粒子数です。
- 言いかえると
- 日常の1ダースが12個を表すように、1 molは極めて多くの粒子をまとめる単位です。ただし「粒子」が原子、分子、イオン、式単位のどれかを必ず指定します。O₂ 1 molはO₂分子が約6.02 × 10²³個であり、O原子はその2倍含まれます。
公式
物質量と粒子数
粒子数Nは物質量nに比例します。
粒子数
N = n × Nₐ
物質量nに、1 mol当たりの粒子数Nₐを掛けます。
- N指定した粒子の個数
- n物質量（mol）
- Nₐアボガドロ定数、約6.02 × 10²³ mol⁻¹
使うときのコツ
粒子数からmolへ戻すときはNをNₐで割ります。
解くコツ
最初に数える対象へ丸を付け、次にmolから個数なら掛ける、個数からmolなら割ると方向を決めます。指数部分も係数部分も別々に計算します。
要点
計算前の3確認
同じ1 molでも、化学式に含まれる原子数までは同じとは限りません。粒子の種類と化学式の下付き数字を分けて読みます。
- 1
物質量の単位はmol、粒子数の単位は個
- 2
1 mol当たり約6.02 × 10²³個という近似桁をそろえる
- 3
O₂分子数とO原子数のように対象を明記する
- 4
molから個数は掛け、個数からmolは割る
比較
| 指定 | 1 molで数えるもの | 含まれるO原子 |
|---|---|---|
| O原子 1 mol | O原子 約6.02 × 10²³個 | 約6.02 × 10²³個 |
| O₂分子 1 mol | O₂分子 約6.02 × 10²³個 | 約1.20 × 10²⁴個 |
| H₂O分子 1 mol | H₂O分子 約6.02 × 10²³個 | 約6.02 × 10²³個 |
指定O原子 1 mol
- 1 molで数えるもの
- O原子 約6.02 × 10²³個
- 含まれるO原子
- 約6.02 × 10²³個
指定O₂分子 1 mol
- 1 molで数えるもの
- O₂分子 約6.02 × 10²³個
- 含まれるO原子
- 約1.20 × 10²⁴個
指定H₂O分子 1 mol
- 1 molで数えるもの
- H₂O分子 約6.02 × 10²³個
- 含まれるO原子
- 約6.02 × 10²³個
粒子束の数と、1粒子の中に含まれる原子数を二段階で考えると、下付き数字による倍率を落としません。
例
- 場面
- CO₂分子0.250 molに含まれるCO₂分子数とO原子数を求める。Nₐは6.02 × 10²³ mol⁻¹とする。
- 順に考えると
- CO₂分子数は0.250 mol × 6.02 × 10²³ mol⁻¹ = 1.505 × 10²³個で、3桁にそろえて1.51 × 10²³個です。CO₂分子1個にはO原子が2個あるので、O原子数はその2倍の3.01 × 10²³個です。
- ここが結論
- CO₂分子は約1.51 × 10²³個、O原子は約3.01 × 10²³個です。何を数えた答えかを単位の前に書きます。
注意
molをgへ直結しない
確認
確認テスト
Q1
N₂分子0.50 molに含まれるN原子数として最も適切なのはどれですか。Nₐ=6.02 × 10²³ mol⁻¹とします。
まとめ
まとめ
- 1
1 molは約6.02 × 10²³個の指定した粒子を表す
- 2
アボガドロ定数は約6.02 × 10²³ mol⁻¹として計算精度を明示する
- 3
粒子数はN=n×Nₐ、物質量はn=N÷Nₐで求める
- 4
分子数から原子数へ進むときは化学式の下付き数字を掛ける