物質量 (mol) とアボガドロ定数
化学反応を量的に扱うには、原子や分子の数を効率よく数える単位が必要です。その単位が物質量 (mol)です。
基本知識
原子・分子は非常に小さく、1個ずつ数えるのは不可能です。そこで化学では 6.02×1023 個 をひとまとまりとして数え、これを 1 mol (モル) と定義します。この個数をアボガドロ定数 NA といいます。
たとえば水分子 H2O が 6.02×1023 個集まれば 1 mol です。1 mol あたりの粒子数を表すアボガドロ定数の単位は /mol です。
「粒子数 = 物質量 × アボガドロ定数」という関係が成り立ち、物質量を中心に粒子の個数を計算できます。
📘 重要用語
物質量（粒子の個数を mol 単位で表した量。記号 n）
アボガドロ定数（1 mol あたりの粒子数 NA = 6.02×1023 /mol）
1 mol（粒子が 6.02×1023 個集まった量）
粒子の種類（原子・分子・イオン・電子など。何の粒子かを必ず明示）
アボガドロ（イタリアの科学者。1811年に分子説を提唱）
物質量（粒子の個数を mol 単位で表した量。記号 n）
アボガドロ定数（1 mol あたりの粒子数 NA = 6.02×1023 /mol）
1 mol（粒子が 6.02×1023 個集まった量）
粒子の種類（原子・分子・イオン・電子など。何の粒子かを必ず明示）
アボガドロ（イタリアの科学者。1811年に分子説を提唱）
深掘り (背景・意義)
なぜ 6.02×1023 という大きな数を使うのでしょうか。それは、原子1個の質量がきわめて小さく、g 単位で扱える「ちょうどよい数」が 1023 オーダーになるからです。具体的には炭素 12C 12 g 中に含まれる炭素原子の数が約 6.02×1023 となるよう定義されました(現在は SI 単位で固定値)。
mol を使うと、「H2 2 mol と O2 1 mol が反応して H2O 2 mol ができる」のように、反応式の係数をそのまま物質量の比として扱えます。これが化学計算で mol が中心になる理由です。
💡 ポイント
- 1 mol = 6.02×1023 個
- アボガドロ定数 NA ≒ 6.02×1023 /mol
- 粒子数 = 物質量 (mol) × NA
- 物質量 = 粒子数 ÷ NA
- 「何の粒子か」(原子か分子か)を必ず確認
- H2O 1 mol = 水分子 6.02×1023 個 = 水素原子 1.204×1024 個
- 反応式の係数 ≒ 物質量の比
注意点 (混同しやすい)
① 原子の物質量と分子の物質量は別。H2O 1 mol には H 原子が 2 mol 含まれる。② イオンの物質量を求めるときも、その化学式単位の個数で考える。③ アボガドロ定数の単位は /mol であって無次元ではない。④ アボガドロ「定数」(物理量) と アボガドロ「数」(数値) は近年区別される。
練習
- 水分子 H2O が 3.01×1023 個ある。これは何 mol か。
- O2 2.0 mol に含まれる酸素分子の個数を求めなさい。
- H2O 1.0 mol 中に含まれる水素原子の物質量を答えなさい。