物質量(mol)は「粒子の数」を表す単位。 1 mol は \[ N_A = 6.02 \times 10^{23} \] 個の粒子を含む(アボガドロ数)。
原子・分子 1 mol の質量(g/mol)。 例:
物質量 \(n\) は \[ n = \frac{m}{M}, \] \(m\):質量(g)、\(M\):モル質量(g/mol)。
標準状態(0℃・1 atm)では、気体 1 mol の体積は \[ V_m \approx 22.4\ \mathrm{L/mol}. \]
一般の状態では \[ pV = nRT. \]
例: \[ 2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O \] は、分子・mol が次の比で反応することを表す: \[ H_2:O_2:H_2O = 2:1:2. \]
反応式の係数が、そのまま物質量の比になる。 例: \[ \mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} \] は 1 mol の C に 1 mol の O₂ が必要。
反応に必要な物質量から、生成物の最大量を計算できる: \[ n_{\text{生成}} = n_{\text{反応物}} \times \frac{\text{生成物の係数}}{\text{反応物の係数}}. \]
反応式に対して「足りなくなる物質」が反応の進行を決める → 限定反応物。 化学量論ではもっとも重要な概念のひとつ。
実際に得られる量は理論値より少ないことが多い。 \[ \text{収率(\%)} = \frac{\text{実際の生成量}}{\text{理論生成量}} \times 100. \]
気体の反応では「同温同圧」なら体積比 = mol 比。 例: \[ 2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O \] は体積比も \[ H_2:O_2 = 2:1. \]
質量%濃度は \[ \text{質量%} = \frac{\text{溶質の質量}}{\text{溶液の質量}}\times 100. \]
\[ c = \frac{n}{V}, \] \(n\):物質量(mol)、\(V\):溶液体積(L)。
ppm(100 万分率)は \[ 1\ \mathrm{ppm} = \frac{1}{10^6}. \] 例:水中の微量成分の濃度計算に使う。
濃度 × 体積 が一定: \[ c_1 V_1 = c_2 V_2. \]
一定量の溶媒に溶ける溶質の最大量を溶解度といい、 温度によって大きく変化する。