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 だいたい、水溶液の濃度を表すときモル濃度(mol/l)を使うことって多いですよね。
でも沸点上昇や凝固点降下、浸透圧を考えるときは質量モル濃度(mol/kg)を使って考えますよね。
これってどうして使い分けるのでしょうか。モル濃度と質量モル濃度ではどういった違いがあるのですか?
教えてください。

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A 回答 (5件)

溶媒の種類と濃度単位は一切関係ありません。



凝固点効果や浸透圧を測定する際に質量モル濃度を用いる理由解は、この濃度を用いたほうが計算がしやすいからです。詳しくは物理化学の教科書などで各式を導出する項目を読んでみて下さい。

モル濃度を強引に用いようとすると、その都度、比重を求めなければなりません。比重は温度によって変化しますから、実際の測定は非常に面倒なものになるでしょう。
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ラウール則とは、性質の似た揮発性物質の混合液について成り立つ式で、物質αのモル分率をA、物質βのモル分率B、この温度における純粋なαの蒸気圧をPao、純粋なβの蒸気圧をPbo、とするとき、混合液の蒸気圧P=APao×BPboが成り立つという法則です。


ここで、βが不揮発性物質(溶質)だとすると、蒸気圧はほぼ0とみなせるので、溶液の蒸気圧は、P=APaoと表せる。
ここで、
「A=1ーB」より、P=(1ーB)Pao
ここで、混合液の蒸気圧Pと純溶媒αの蒸気圧の差ΔPは
ΔP=BPao となる。
ここで、αのモル数na。βのモル数nbとすると
B=nb/na+nb
希薄溶液の場合na≫nbの近似が使えて、
B=nb/naとなるので、
ΔP=nbPao/na
αの分子量MA、質量WA(g)。βの分子量MB、質量WB(g)とすると、
ΔP=WBMA/MBWA・Pao
ここで式変形
ΔP=WB/MB×1000/WA×MA/1000×Pao...(1)

「1000WB/MBWA」は溶質の質量モル濃度。(残りは温度によって変わる=温度普遍では定数)
もしここで、モル濃度を使って表すならば、溶媒の密度をDとして、α1mol当たりの体積は、MA/1000D(L)
∴na(mol)の体積はnaMA/1000D
∴この溶液のモル濃度Cは
C=1000nbD/naMA
ここで、ΔP=nbPao/naより、2つの式からna,nb消去
C=1000ΔP・D/Pao・MA
∴ΔP=Pao・MA・C/1000D...(2)
ここで、Paoは温度普遍で定数。MAは溶質特有の値。
しかし、(1)では変数1つ(質量モル濃度)に対して、(2)は変数2つ(密度とモル濃度)
よって、(1)のほうが、計算しやすい。また、変数(質量モル濃度)に対して一次関数的に増加するきれいな形になる。

よって、蒸気圧降下(沸点上昇)を考えるときは質量モル濃度をつかうのがベターである。
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>どういった違いがあるのですか?


見たまんまです。モル濃度は『mol/L』つまり溶液1L当たりに溶質が何mol含まれるかということを表す単位です。『mol/kg』は溶媒1kgに何molの溶質を溶かしているのか。という単位です。
(微妙に違うかも)
>これってどうして使い分けるのでしょうか。
もともとの「定義」の問題です。普通、凝固点降下などは溶媒1L当たりではなく1kg当たりで考えます。また、
「Δt=Kfm」という式のように、質量モル濃度に比例するという関係があるので、「式及び計算の簡略化の観点からも、モル濃度を使うより質量モル濃度を使うのが好ましい」と言う理由で質量モル濃度を使います。
具体的にやってみましょう。
ここで、ラウール則からの式変形で蒸気圧降下(=沸点上昇ですよね)をかんがえてみます。
・・・長くなるのでいったん切ります。
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「濃度」というのは、「混合物の中に着目している物質が基準量に対してどれだけ含まれているか」を示したものですので、使用目的に応じて使いやすいものを使うのが基本だと思います。


沸点上昇や凝固点降下の場合、モル沸点上昇やモル凝固点降下が「度・kg/mol」で示される定数のため、質量モル濃度を用いています。
温度を上下させたり、温度が関係するような場合は体積ベースより質量ベースの方が安心ですよね。
以上、雑ぱくですが。でも、浸透圧なんかはモル濃度を普通は使いませんでしたっけ?
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つまり、溶媒が水であるか、その他の溶液なのかで使い分けてると思います。

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Q質量%濃度とモル濃度の違い、計算方法について

学校で質量%濃度とモル濃度の計算方法と言うのを習ったのですが、
正直意味がわかりません。
いきなり、「ここはこうなるから覚えてね」みたいな感じで言われて良くわかりませんでした。

まずそれぞれが何なのか、そしてその計算方法を教えてください。
どちらか片方だけでもかまいません。


出来る限り分かりやすくお願いします。

Aベストアンサー

まず基本的なことから。
「濃度」とは、溶けている物質(溶質)が、全体(溶液全体)に対して、どのくらいの割合で含まれているか、を数値で表したものです。
”「溶質」と「溶液」との割合”を考えるのです。なお、割合を表すとき、分数で表現することがほとんどです。
つまり、  溶質の量/溶液の量  が基本となります。「部分÷全体」ですね。 
算数で  比べる数÷元の数  という考え方を習ったと思いますが、それの応用です。
 
(1)質量%濃度(質量百分率濃度)
質量を元にして割合を表したものです。
たとえば、溶液が500[g]で、その中に溶けている溶質が10[g]だったとき
割合(分数で表現します)は 10/500 と表すことができます。
「溶質の質量÷溶液の質量」 です。

百分率というのは、この割合を100倍した数値を言うのです。ですから、今の例では
(10/500)×100=2.0[%]
となるわけです。
 
なお、溶液とは、溶質と溶媒(溶かしている方の液体)との全体ですから、
割合は、「溶質の質量÷(溶媒の質量+溶質の質量)」と書き表すこともできます。
たとえば、食塩5.0[g]を水90[g]に溶かしたとき
溶質は食塩ですから、溶質の質量は5.0[g]、溶媒は水で90[g]。ということは、溶液は、5+90=95[g]ですね。
∴ 割合は 5/95 です。 百分率にすると (5/95)×100=5.26…=5.3[%] となります。
ときどき、 (5/90)×100 と計算してしまう人がいますが、間違いですね。分母は溶液の質量でなければなりません。

次のようなことを知っていると便利です。
たとえば、溶液の質量%濃度が 15[%]のとき、溶液を100[g]採取してくると、その中には溶質が15[g]含まれています。
つまり、質量%濃度とは、溶液を100[g]採ってきたとすると、その中に何[g]の溶質が含まれていることになるか、を表したものなのです。
もう一つ例を。20[%]の食塩水300[g]はどうやって作れば良いか?
20[%]ということは、100[g]の食塩水を作ったとすると、食塩が20[g]含まれているはずですから、水は100-20=80[g]使われたはず。 溶液300[g]を作るには、3倍必要ですから、食塩は20×3=60[g]、水は80×3=240[g]用意すれば良いことになります。
 
(2)モル濃度(正確には、体積モル濃度)。
こちらは、少し抽象的ですが、化学では極めて重要な表し方です。必ず理解しなければなりません。
これは、 溶質の物質量[モル]/溶液の体積[L] で表わします。
つまり
 溶液1[L] 当たりに含まれている、溶質のモル数
のことです。気を付けたいのは、溶液の体積は問題になりますが、溶液の質量を考えなくて構わないということです。溶質については、質量がいくらかとか体積がいくらかではなく、何モルなのかなのです。

たとえば、食塩を2.0[モル]含む食塩水の体積が 5.0[L] だったとすると
 2/5=0.40[mol/L]
が、この食塩水の、体積モル濃度です。
もう少し別の例で考えてみましょう。 2.0[mol/L]の希硫酸300[mL]には、硫酸はいくら含まれているでしょうか?
モル濃度=溶液1[L] 当たりに含まれている、溶質のモル数
でしたから、溶液が1[L]だったとすると、2.0モルの硫酸が含まれています。300[mL](=0.3[L])では、比例関係から
1[L]:2.0[モル]=0.3[L]:x
x=0.2・3=0.60モル

或いは
モル濃度=溶質の物質量[モル]/溶液の体積[L]
から
2.0=x/0.3 ∴ x=2・0.3=0.60[モル]
 
さて、ここまでが、基本です。これらを利用する応用問題を考えてみましょう。

10[%]の食塩水は、モル濃度で表したらいくらになるか。10[%]の食塩水は 密度が1[g/mL]だとする。
 
あまりにも漠然としているようですが、とっかかりが必要ですから、取り敢えずは、この濃度の食塩水が100[g]だったとして考えてみましょう※。

10[%]の食塩水とは、食塩水100[g]当たり食塩が10[g]含まれている溶液、という意味でした。これをモル濃度に直すには、
 溶質(食塩)10[g]が、何[モル]なのか
 溶液(食塩水)100[g]が、何[L]なのか
が解れば良いのですね。

食塩NaClは、式量=23+35.5=58.5 ですから、58.5[g]が1[モル]です。
10[g]のNaClならば、
58.5:1=10:x  x=10/58.5[モル]
です。
食塩水は密度1[g/mL]でしたから、1[mL]が1[g]です。食塩水100[g]で考えてきたのですから、その体積yは
1[g]:1[mL]=100[g]:y  y=100[mL]=0.1[L]
です。
 
∴ 求めるモル濃度は x/y=(10/58.5)/0.1=1.70…=1.7[mol/L]

※ 最終的には溶液1[L]で考えることになるので、食塩水を1[L]採ってきたら…と考えると、計算量をいくらか少なくすることができます。

まだまだ、説明は不十分だと思いますが、何度も読み返して、考え方の筋道を理解できるようになって欲しいですね。

まず基本的なことから。
「濃度」とは、溶けている物質(溶質)が、全体(溶液全体)に対して、どのくらいの割合で含まれているか、を数値で表したものです。
”「溶質」と「溶液」との割合”を考えるのです。なお、割合を表すとき、分数で表現することがほとんどです。
つまり、  溶質の量/溶液の量  が基本となります。「部分÷全体」ですね。 
算数で  比べる数÷元の数  という考え方を習ったと思いますが、それの応用です。
 
(1)質量%濃度(質量百分率濃度)
質量を元にして割合を表したものです。
た...続きを読む

Q化学の質問です。

浸透圧や凝固点降下度を計算する際、なぜ”イオン”の質量モル濃度を使うのでしょうか。

Aベストアンサー

 とても大事で重要なことなので・・浸透圧や凝固点降下では質量モル濃度を使用しますが、他の分野では使いません。質量モル濃度は、他の濃度と異なり、(溶質の物質量)/(溶媒の質量)であって、分母が溶液ではないのです。また溶質は、実際に溶けている状態の物質の物質量です。
 言い換えれば
質量モル濃度は (溶けている状態での溶質の物質量)/(溶媒の質量)
 です。イオン結合性の物質が溶けている場合は、その物質が溶媒中でどの程度電離しているかを考慮しなければなりません--これがイオンを使う理由です。
 もちろん、非電解質の場合は分子の質量モル濃度を使います。

 なぜ、こんな特殊な濃度を使うかと言うと、浸透圧や凝固点降下は、界面に衝突する粒子の個数に依存するからです。結果的に気体の状態方程式(PV=nRT)とまったく同じ式になりますね。溶質の粒子がぶつかる個数と溶媒の粒子がぶつかる個数の比が必要ですからね。
 ⇒沸点上昇 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%B8%E7%82%B9%E4%B8%8A%E6%98%87 )
 ⇒凝固点降下 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%87%9D%E5%9B%BA%E7%82%B9%E9%99%8D%E4%B8%8B )
 ⇒状態方程式 (化学) - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%8A%B6%E6%85%8B%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F_(%E5%8C%96%E5%AD%A6) )
 ⇒濃度 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BF%83%E5%BA%A6#.E8.B3.AA.E9.87.8F.E3.83.A2.E3.83.AB.E6.BF.83.E5.BA.A6_.28.E8.8B.B1.E8.AA.9E:_molality.29 )

 

 とても大事で重要なことなので・・浸透圧や凝固点降下では質量モル濃度を使用しますが、他の分野では使いません。質量モル濃度は、他の濃度と異なり、(溶質の物質量)/(溶媒の質量)であって、分母が溶液ではないのです。また溶質は、実際に溶けている状態の物質の物質量です。
 言い換えれば
質量モル濃度は (溶けている状態での溶質の物質量)/(溶媒の質量)
 です。イオン結合性の物質が溶けている場合は、その物質が溶媒中でどの程度電離しているかを考慮しなければなりません--これがイオンを使う理由です。...続きを読む

Q濃硫酸の脱水の反応式は?

こんばんわ。よろしくお願い致します。
化学の教科書に濃硫酸は脱水作用があると書いて有りました。

その時の反応式
H2O+H2SO4→?+?
はどのようになるのでしょうか?
(反応式が載ってませんで)

Aベストアンサー

一応、昔、予備校講師として化学を教えておりましたので内容としては大丈夫だと思いますが、説明が判り難ければ申し訳ない。こればっかりは直接とネットの違いなので、ダメなら判らない点をもう一度整理して聞いて下さい。それでは本題へ...

まず、質問中にある基本的な誤りを指摘しておかなくてはなりません。
「濃硫酸には脱水作用がある」こと自体は間違いありませんが、その時の反応式は『H2O+H2SO4→?+?』の様にはなりません。

通常、脱水作用というのは『化合物中、もしくは化合物同士の反応時に、その化合物中のHとOを水分子H2Oとして奪う性質とその反応作用』のことを言います。

では、どういう反応なのか?を、以下に例を挙げてみます。
--------------------------------------------------
1)砂糖・ショ糖(スクロース)、デンプン、紙・木材(繊維=セルロース)などの炭水化物に濃硫酸を加えると脱水して炭化します。
  C12H22O11→12C+11H2O
  C6H12O6→6C+6H2O
  C6H12O5→6C+5H2O
2)エタノールに濃硫酸を加えて熱すると、温度の違いによってエチレン又はエチルエーテルが生じます。
  C2H5OH→C2H4+H2O 〔160度で生成〕
  C2H5OH+C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O 〔130度で生成〕
3)蟻酸HCOOHに濃硫酸を加えて熱すると、一酸化炭素が生じます。
  HCOOH→CO+H2O
   ※この反応では、濃硫酸は触媒の働きをしていると考えてよいです。
4)シュウ酸(COOH)2に濃硫酸を加えて熱すると、一酸化炭素が生じます。
  (COOH)2→CO2+CO+H2O
--------------------------------------------------
1)は濃硫酸の「脱水作用」を説明するのに、砂糖・デンプンなどの白いものが炭化によって黒くなることで目で確認できる実験と言う事でよく引用されます。
2)は高校化学の有機化学の範囲では必須の内容ですので、もしmk278さんが高校生や予備校生などでしたら是非覚えておきましょう。
あと、3)4)は一酸化炭素の実験室的製法としてよく知られています。
--------------------------------------------------
以上の各矢印の下部には(H2SO4)と書かれていると思って下さい。
即ち、直接反応するというよりも3)の反応と同様に触媒の様な働き方をしていますので、化学反応式上ではH2SO4自体は現れません。
(電子式などで表記すればよいのでしょうが、なかなかネット上でテキストで表現するのは難しいですね...)

尚、1)~4)とも反応後(式では右辺)の物質にH2Oがありますが、いずれもH2SO4の吸湿作用によってH2SO4自体と結合してしまいます。
H2SO4は水上気圧が極めて小さく、大気中で放置すると空気中の水蒸気を吸収することになります。この吸湿性の高さからよく「乾燥剤」として利用されます。
但し、濃硫酸と反応しやすいアンモニア(NH3)、硫化硫黄(H2S)、二酸化硫黄(SO2)などに対しては乾燥に利用できません。固体の乾燥に使う場合にはデシケーターという器具を用います。

ということで、脱水と言っても「水を直接奪う」というよりも『他の物質のHとOHをもぎ取ってH2Oとして引っこ抜く』イメージで捉えて貰うと判り易いのではないでしょうか?

尚、吸湿作用の場合は濃硫酸が薄まり、希硫酸になる方向で考えて下さい。化学反応というより物理的変化で、電離度が大きくなりイオン化していきます。イオン化式は以下のとおり。
H2SO4 + H2O → HSO4- + H3O+
HSO4- + H2O → SO42- + H3O+

以上です。こんな回答で良いですか?

一応、昔、予備校講師として化学を教えておりましたので内容としては大丈夫だと思いますが、説明が判り難ければ申し訳ない。こればっかりは直接とネットの違いなので、ダメなら判らない点をもう一度整理して聞いて下さい。それでは本題へ...

まず、質問中にある基本的な誤りを指摘しておかなくてはなりません。
「濃硫酸には脱水作用がある」こと自体は間違いありませんが、その時の反応式は『H2O+H2SO4→?+?』の様にはなりません。

通常、脱水作用というのは『化合物中、もしくは化合物同士の反応時に、...続きを読む

Qpoly-Aとは

poly-Aとはなんでしょうか?
あとpoly-A付加シグナルについても教えてください。

Aベストアンサー

プロセッシングが完了し完成したmRNAの3'末端には、50~200塩基ほどのアデニン(A)ヌクレオチドが付加されています。これがpoly-A tailです。poly-A tailはmRNAに安定性をあたえ、翻訳を促進する働きがあると考えられています。

mRNAは、まず遺伝子のプロモーターからエクソン、イントロンを含め連続的に転写され、転写の終結部は最後のエクソンよりかなり下流に及びます(真核生物では転写終了位置を示すシグナル配列のようなものは見つかっていません)。
この一時転写産物はイントロンを削除しエクソンを連結するスプライシング、5'末端に一個の7-メチルグアノシン(7-m G)を付加(cap構造といいます)するcapping、3'末端にpoly-A tailを付加するpolyadenylationを経て成熟mRNAになります。

poly adenylationは、最終エクソン内のAAUAAAという配列(polyadenylation signal ポリアデニル化シグナル, poly-A additional signal ポリA付加シグナル)を認識するpoly-A polymerase ポリAポリメラーゼによって行われます。この酵素はポリアデニル化シグナルの10~30塩基下流で一時転写産物を切断するとともに、鋳型に依存せずにアデニンを付加します。なお、ポリアデニル化シグナルには例外も知られています。

参考URL:http://opbs.okstate.edu/~melcher/MG/MGW2/MG234.html

プロセッシングが完了し完成したmRNAの3'末端には、50~200塩基ほどのアデニン(A)ヌクレオチドが付加されています。これがpoly-A tailです。poly-A tailはmRNAに安定性をあたえ、翻訳を促進する働きがあると考えられています。

mRNAは、まず遺伝子のプロモーターからエクソン、イントロンを含め連続的に転写され、転写の終結部は最後のエクソンよりかなり下流に及びます(真核生物では転写終了位置を示すシグナル配列のようなものは見つかっていません)。
この一時転写産物はイントロンを削除しエクソンを連...続きを読む

Q分子量を物質量に変換、モル濃度の換算

モル濃度を求めるために、分子量を物質量に変換したいのですが、やり方がわかりません。
いや、大体は分かるのですが・・覚える自信がないのです。それというのも私は、「理解」しないとすぐ忘れてしまうのです・・。

物質量のことと、変換の仕方、それがモヤモヤとしてて・・
なるほど!って思えるような、説明求みます!

さらに、質量パーセント濃度からモル濃度への換算の仕方を教えてください。密度の求め方すら分からなくて・・・(恥)

Aベストアンサー

分子量というのは、1molあたり質量のことだとわかっていれば、出来ると思います。
分子量=質量(g)/物質量(mol) ということですね。

すなわち
物質量(mol)=質量(g)/分子量 と変換できます。

質量%濃度というのは、溶質の溶液に対する割合、つまり
質量%濃度=溶質の質量(g)/溶液の質量(g)×100
ということです。

密度というのは、1cm^3あたりの質量のことです。今回は溶液のことを考えていますから
溶液の密度(g/cm^3)=溶液の質量(g)/溶液の体積(cm^3)

モル濃度は、溶液1lあたりに溶けている、溶質の物質量ですから、
モル濃度(mol/l)=溶質の物質量(mol)/溶液の質量(l)
となります。

結局、公式を羅列しただけになってしまったけれども参考にしてください。


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