モル質量は、物質の物理的特性です。密度、融点、沸点、システム内の別の物質と反応する物質の量など、他の物理的および化学的特性を分析、比較、予測するのに非常に役立ちます。モル質量を計算する方法は複数あります。これらの方法には、直接方程式の使用、化合物中のさまざまな元素の原子質量の加算、沸点上昇または凝固点降下の使用が含まれます。これらの主要な方法のいくつかについて、この記事で簡潔に説明します。
対象となる主な分野
1.モル質量とは
– 定義、計算式、説明
2.モル質量の求め方
– モル質量の決定方法
3.物質のモル質量を知ることの重要性
– モル質量の応用
重要な用語:アボガドロ数、沸点、カルシウス-クラペイロン、低温定数、エブリオスコピック定数、凝固点、融点、モル濃度、モル質量、分子量、浸透圧圧力、相対原子質量
モル質量とは
モル質量は、特定の物質のモルの質量です。物質のモル質量に最も一般的に使用される単位は gmol です。ただし、モル質量の SI 単位は kgmol (または kg/mol) です。モル質量は、次の式を使用して計算できます。
モル質量 =物質の質量 (Kg)/物質の量 (Mol)
モルまたはモルは、物質の量を測定するために使用される単位です。物質の 1 モルは、その物質を構成する原子 (または分子) の 6.023 x 10 という非常に大きな数に相当します。この数をアボガドロ数といいます。原子の種類に関係なく、その 1 モルはその量の原子 (または分子) に等しいため、定数です。したがって、モル質量に新しい定義を与えることができます。つまり、モル質量は、特定の物質の 6.023 x 10 個の原子 (または分子) の総質量です。混乱を避けるために、次の例を見てください。
- 化合物 A は A 分子で構成されています。
- 化合物 B は B 分子で構成されています。
- 1 モルの化合物 A は、6.023 x 10 個の A 分子で構成されています。
- 1 モルの化合物 B は、6.023 x 10 個の B 分子で構成されています。
- 化合物 A のモル質量は、6.023 x 10 A 分子の質量の合計です。
- 化合物 B のモル質量は、6.023 x 10 B 分子の質量の合計です。
これを実際の物質に適用できます。 H2 1モル O は 6.023 x 10 H2 で構成されています O分子。総質量 6.023 x 10 H2 O分子は約18gです。したがって、H2 のモル質量は O は 18 g/mol です。
モル質量の調べ方
物質のモル質量は、次のようないくつかの方法を使用して計算できます。
<オール>これらの方法については、以下で詳しく説明します。
原子質量の使用
分子のモル質量は、原子質量を使用して決定できます。これは、存在する各原子のモル質量を加算するだけで簡単に行うことができます。元素のモル質量は以下のように与えられます.
元素のモル質量 =相対原子質量 x モル質量定数 (g/mol)
相対原子質量は、炭素 12 原子の質量に対する原子の質量であり、単位はありません。この関係は次のように与えられます。
A の分子量 =A 1 分子の質量/ [炭素 12 原子 1 個の質量 x (1/12)]
この手法を理解するために、次の例を考えてみましょう。以下は、同じ原子、複数の異なる原子の組み合わせ、および多数の原子の組み合わせを持つ化合物の計算です。
• H2 のモル質量
o 存在する原子の種類 =2 つの H 原子
o 相対原子質量 =1.00794 (H)
o 各原子のモル質量 =1.00794 g/mol (H)
o 化合物のモル質量 =(2 x 1.00794) g/mol
=2.01588 g/mol
• HCl のモル質量
o 存在する原子の種類 =1 つの H 原子と 1 つの Cl 原子
o 相対原子質量 =1.00794 (H) + 35.453 (Cl)
o 各原子のモル質量 =1.00794 g/mol (H) + 35.453 g/mol (Cl)
o 化合物のモル質量 =(1 x 1.00794) + (1 x 35.453) g/mol
=36.46094 g/mol
• C6 のモル質量 H12 O6
o 存在する原子の種類 =6 個の C 原子、12 個の H 原子、および 6 個の O Cl 原子
o 相対原子質量 =12.0107 (C) + 1.00794 (H) + 15.999 (O)
o それぞれのモル質量原子 =12.0107 g/mol + 1.00794 g/mol (H) + 15.999 g/mol (O)
o 化合物のモル質量 =(6 x 12.0107) + (12 x 1.00794) + (6 x 15.999) g /mol
=180.15348 g/mol
方程式の使用
モル質量は、以下の式を使用して計算できます。この方程式は、未知の化合物を決定するために使用されます。次の例を検討してください。
モル質量 =物質の質量 (kg)/物質の量 (mol)
- 化合物Ｄは溶液中にある。詳細は次のとおりです。
- 化合物 D は強塩基です。
- 分子ごとに 1 つの H イオンを放出できます。
- 化合物 D の溶液は、0.599 g の化合物 D を使用して作成されました。
- HCl と 1:1 の比率で反応します
その後、酸塩基滴定によって測定できます。強塩基ですので、フェノールフタレイン指示薬存在下、強酸（例：HCl、1.0mol/L）で滴定します。色の変化は滴定の終点 (例:HCl 15.00mL を加えたとき) を示し、添加した酸で未知の塩基のすべての分子が滴定されます。次に、未知の化合物のモル質量は次のように決定できます。
o反応した酸の量=1.0 mol /l x 15.00 x 10-3 l
=1.5 x 10-2 mol
o、塩基の量=1.5 x 10-2 mol
o化合物d =0.599 g /1.5 x 10-2 mol
=39.933 g /mol
o未知の化合物D は NaOH として予測できます。 (しかし、これを確認するには、さらに分析を行う必要があります)。
沸点上昇から
沸点上昇とは、純粋な溶媒に化合物を添加すると、その混合物の沸点が純粋な溶媒の沸点よりも高くなる現象です。 .したがって、その追加された化合物のモル質量は、2 つの沸点間の温度差を使用して見つけることができます。純粋な溶媒の沸点が Tsolvent の場合 溶液 (化合物を加えたもの) の沸点は Tsolution です。 、2 つの沸点の差は次のように与えられます。
ΔT =T解 – T溶媒
Clausius-Clapeyron の関係と Raoult の法則を使用して、ΔT と溶液のモル濃度の関係を得ることができます。
ΔT =K
ここで K
上の式から、溶液のモル濃度の値を得ることができます。この溶液の調製に使用される溶媒の量は既知であるため、追加された化合物のモル値を見つけることができます。
モル濃度 =添加した化合物のモル (mol)/使用した純粋な溶媒の質量 (kg)
溶液中の化合物のモル数と追加した化合物の質量がわかったので、化合物のモル質量を決定できます。
モル質量 =化合物の質量 (g)/化合物のモル (mol)
図 01:沸点上昇と凝固点降下
氷点下のうつ病から
凝固点降下は沸点上昇の反対です。化合物を溶媒に添加すると、溶液の凝固点が純粋な溶媒の凝固点よりも低くなることがあります。次に、上記の式を少し修正します。
ΔT =T解 – T溶媒
沸点が初期値よりも下がっているため、ΔT 値はマイナスの値です。溶液のモル濃度は、沸点上昇法と同じ方法で求めることができます。
ΔT =K
ここで、K
残りの計算は沸点上昇法の場合と同じです。ここで、追加された化合物のモルは、次の式を使用して計算することもできます。
モル濃度 =化合物のモル数 (mol) / 使用した溶媒の質量 (kg)
次に、追加した化合物のモル数と追加した化合物の質量を使用して、モル質量を計算できます。
モル質量 =化合物の質量 (g)/化合物のモル (mol)
浸透圧から
浸透圧とは、純粋な溶媒が浸透によって特定の溶液に移行するのを防ぐために適用する必要がある圧力です。浸透圧は以下の式で与えられます。
∏ =MRT
ここで、∏ は浸透圧、
M は溶液のモル濃度
R は普遍気体定数
T は温度
溶液のモル濃度は次の式で与えられます。
モル濃度 =化合物のモル (mol) / 溶液の体積 (L)
溶液の体積を測定し、上記のようにモル濃度を計算できます。したがって、溶液中の化合物のモルを測定することができます。次に、モル質量を決定できます。
モル質量 =化合物の質量 (g)/化合物のモル (mol)
物質のモル質量を知ることの重要性
- さまざまな化合物のモル質量を使用して、それらの化合物の融点と沸点を比較できます。
- モル質量は、化合物に存在する原子の質量パーセントを決定するために使用されます。
- モル質量は、化学反応において、反応した特定の反応物の量を調べたり、得られる生成物の量を調べたりするために非常に重要です。
- 実験装置を設計する前に、モル質量を知ることは非常に重要です。
まとめ
特定の化合物のモル質量を計算する方法はいくつかあります。それらの中で最も簡単な方法は、その化合物に存在する元素のモル質量を追加することです.
