粒子数って何？

初歩的な質問ですみません。

”物質量”というのを習ったばっかりなんですが・・・
粒子数（原子、分子の数？）はどんなものでも同じなのですか？物理の教科書で、例えばC,H2O,NaCl..などの粒子数が全て6.02×10^23 で１molなのはなぜですか？　Cが基準なのでCの粒子数が6.02×10^23gなのは分かりますが。。
なんか頭がこんがらがってきました＾＾；

No.14 回答者： nananotanu 回答日時： 2010/12/28 10:53

#2さん

物質量を正しく理解されていたなら、ゴメンナサイ

No.13 回答者： nananotanu 回答日時： 2010/12/28 07:29

字面、でしたね、すみません(^^；

No.12 回答者： nananotanu 回答日時： 2010/12/28 07:25

>粒子数について一般的な解説をして何が悪いのです？

それは、質問者様が初学者ゆえに文言を間違われただけです。質問の内容を読めば聞きたいことは解ります。そのような方に、(物質量の本質について知りたがっている)本来の回答以外のことを書いて、「これは(質問の答でなく)一般論だ」と区別できると思いますか？回答を読む中で、自分の勘違いに気がつけば良いのです。

字ずらだけを捉えて、本質を見失ってはいけません。もっと『高いところから』導けばいいんです。
「素人さんを混乱させるようなことはあまり書かない方が宜しいかと」


物質量の話で出てくる、1mol当たりの粒子数（原子、分子の数？）はどんなものでも同じですよ。粒子数が全て6.02×10^23 で１molなのは定義だからです。発送が逆ですよ(^^)/
Cが基準なのでCの粒子数が6.02×10^23なので、それと同じ個数を集める1molは物質の種類が何でも自動的に6.02×10^23個となります[gを付けられてしまったのは、タイプミスですね(^^)？]

No.11 回答者： windwald 回答日時： 2010/12/27 23:23

＞nananotanu

ただの素人で、何も分かっちゃいないのではないようです。
粒子数について一般的な解説をして何が悪いのです？

つまり、質問者さんは「粒子数」ということばが「特別な何か」と勘違いされているのを
そうではないですよ、と言いたいのがわからないかなあ。
物質1molに含まれる物質粒子の粒子数であれば6.0×10^23個であり、等しくなるのは当然です。
ですが突然「粒子数（原子、分子の数？）はどんなものでも同じなのですか？」という質問が出てくれば、粒子の個数のことが粒子数だから違っていて当然という話です。
nananotanuはこのあたりがごっちゃごちゃ

質問者さんは「粒子数」というものが「物質1molの中に含まれる粒子の個数」と勘違いしているけれども
「粒子数」というものはそんなに難しいものではなく単純に「粒子の個数」という意味でしかないですよと。

ところでhtms42さんはmolと個数は違うとおっしゃってますが、
それは理解できなくはないのですが、初学者に対しては混乱を来すだけではないですか？
次元は同じだと思いますけれど。
1 mol ＝ 6.02×10^23 個という考え方は1分＝60秒と同様に認められるものだと思います。

No.10 回答者： Tacosan 回答日時： 2010/12/27 13:17

とりあえずいろいろ端折ってしまうと, つまるところ物質量の単位 mol は「ダース」と同じく「個数」で定義されているんです. ただ, 「ダース」の方は「何かが 12個 (本, など他の単位でも可) ある」ときに「1ダース」というのに対し, mol では「何かが 6.02×10^23個ある」ときに「1 mol」という, と.

だから「炭素原子が 1 mol」なら「炭素原子が 6.02×10^23個」だし「H2O が 1 mol」なら「H2O が 6.02×10^23個」です. NaCl はちょっと難しいけど「Na と Cl のペア」が 6.02×10^23個ある, ということで.

「6.02×10^23」という数値が半端なのは
・もともと「何個あるか数えられる」というものではないので 1 mol の中にある「個数」で定義することができなかった
・kg をもとに定義したから
ということに由来するだけで他意はありません. 個数で定義していいならもっとシンプル.

余談だけど
・正確な定義が必要でないなら「個数によって mol を定義する」ことに問題を見いだせない (「水素原子が 1.0 g あるときの水素原子の個数と同じだけのもの」と「6.0×10^23個のもの」との間に差異があるようには思えない)
・正確な定義が必要なら「水素を持ち出す」ことは不適切
ということを考えると, 「水素」を出す必然性はないのではないかと＞#9.

No.9 回答者： htms42 回答日時： 2010/12/26 09:51

物理量の定義には２つの種類があります。

（１）専門家でない人が、ある量の意味が知りたいとします。どう定義されているかを調べます。
この場合の定義はその量がどういう風にして考えられてきたものであるかを踏まえた内容である方が分かりやすいです。精度もそれほど必要ではありません。有効数字で３桁あれば十分です。

（２）そういう意味は十分に知っていて、より精度の高い数値が欲しいという時に必要な定義もあります。
有効数字で５桁、６桁、またはそれ以上という数字を必要としている専門の分野での話です。概念の定義というよりは精度の高い測定をするためには何を基準にすればいいのかということを示すための定義です。
１ｍの定義が「真空中を光が１秒間にすすむ距離の１／２９９７９２４５８の長さである」というわけのわからないものであるのもそういうものです。高校生が聞けばパニックになるでしょう。私もうんざりします。

学会で決めている定義は（２）です。
高校生のために考えた定義ではありません。専門家向けです。
元は（１）だった定義を修正している場合が多いです。
元の定義を使ってはいけないという理由はありません。
定義に何を要求しているかが異なるのですから。

古い定義だから使ってはいけないというのは教条主義です。
定義を変更する場合、その変更によって違いが生じるような場面が存在することが前提になります。
どちらの定義でも違いがないような場面しか出てこないのであれば定義を変更する必要はありません。

＃８　参考ＵＲＬ
「質量数１２の炭素の質量を１２とした時の相対質量」という原子量の基準は「質量数１の水素の質量を１とした時の相対質量」という基準とどれだけの違いがありますか。
この違いが問題になるような場面にいる専門家は日本でも数えるほどしかいないのではないでしょうか。
そういう人のために必要な定義を高校生に押し付ける必要はないのです。

アボガドロ数でｍｏｌを定義するのであれば
アボガドロ数は６．０×１０^23個ではなくて、６．０２２１３６７×１０^23個でなければいけません。そういう精度を要求する分野にも対応できるようにということでの定義ですから。６．０と２桁の精度ですむのであれば「水素原子１．０ｇのまとまりを１ｍｏｌと呼ぶ」でも同じことです。

「炭素１２ｇを１ｍｏｌとする」という表現も誤りです。
相対質量の基準としての１２は有効数字無限大です。でも具体的に質量を量って１２ｇとすれば、有効数字は２桁です。定義の違いなど関係のないところでの話になっています。こういう定義を授業で言えば、なぜそういう定義でなければいけないのかという疑問が当然出てくるでしょう。でもそういう疑問は封じてしまって、そう決まっているからと押し付けるだけのものになるでしょう。ｍｏｌとは何かは分からなくなります。暗記モノの化学になります。

教科書に載っている定義は全て（２）に一本化されています。
でも今の定義でなければいけないという場面は高校では出てきません。必要とされる場面は入試に出るということだけです。「出るからとりあえず覚えておこう」ということになります。

＃７様は化学の専門家だろうと思います。
専門をはずした場面での例を考えてみました（例として適当な内容か、については自信がありません）。

三角関数を「直角三角形の辺の比で定義する」のをどう思われますか。
「図形にこだわった定義なので一般性がない、関数の満たす性質で定義すべきである。高等学校での導入には使うべきではない」と考えますか。
私は「直角三角形を使った定義で導入していい」と思います。仮に「・・・という性質を満たす関数をｓｉｎと呼ぶ」という一般性のある定義があったとしてもです。

No.8 回答者： nananotanu 回答日時： 2010/12/25 23:21

『物質量』の解説の例として…

http://www.geocities.jp/amy_chemistry/chemistry2 …

No.7 回答者： nananotanu 回答日時： 2010/12/25 23:19

>一番質量の小さい水素原子を基準にとって考えています

は、古い定義で、現在は質問者様も書かれている様に

　12C 12 g の中に含まれている原子の総数（12Cの12は上付）

が基準と定義されています。

余り素人の方を混乱させることは書かない方がよいかと思います。

No.6 回答者： htms42 回答日時： 2010/12/25 09:02

ｍｏｌというのは粒子の「まとまり」を表す単位です。

よくダースを例に出して説明されています。
１ダースは１２個のまとまりを表しています。
まとまりは数と同じではありません。
ｍｏｌも数ではありません。
「１モルのまとまりの中に含まれている粒子の数は？」と問われた場合は６．０×１０^23個という数字で答えます。
こういうことがあいまいに使われているので質問文にあるような、まとまり（物質量）とそのまとまりの中にある粒子の数の混同が生じてしまうのでしょう。「粒子数≠物質量」です。
「１ｍｏｌのまとまりの中に含まれている水素分子の数は？」という問も
「１ｍｏｌのまとまりの中に含まれている水素の質量は？、体積は？」という問も可能です。
（まとまりを指定しないで粒子数という言葉だけを使うということはできません。＃２様はそれを指摘されています。＃５のご解答に書いてあるような、「単に『粒子数』と書けば『１モルのまとまりの中に含まれている粒子数の意味だ』」という事はありません。質問者様がそのつもりで書いたのだろうと推測することとは別のことです。）

「まとめて考える」のは同じものがたくさんある時です。
鉛筆でも消しゴムでもボールペンでもかまいません。１２個集まったものを１ダースと呼んでいいのです。
ボールペンを部品にばらして数えることもできます。キャップをはずして本体と別々にすればボールペン１ダースからキャップが１ダース、本体が１ダースになります。もっとばらせば芯が１ダース出てきます。
赤黒のボールペンを２本セットにして景品に出す場合があります。
そのセットの１２個のまとまりを１ダースと呼んでもかまいません。

でもダースは１つ、２つ、・・・と数えることができるものをまとめています。
原子や分子は目に見えません。１つ、２つ、・・・と数えることができません。

１ｍｏｌというまとまりは１つ、２つ、・・・と数えて決めたまとまりではありません。
一番質量の小さい水素原子を基準にとって考えています。
１ｇの水素の中に含まれている水素原子の数と同じ数集まったまとまりを１ｍｏｌとしています。
何個ということは分からなくてもいいのです。同じ数あればｍｏｌというまとまりは決まります。
同じ数集めるということはどうやって可能になるのでしょうか。
反応させて数を合わせます。
１ｇの水素と８ｇの酸素が反応して９ｇの水が出来るというのはドルトンの時代には分かっていたことです。
水素原子１つと酸素原子１つがくっついて水が出来るとすれば１ｇの水素の中に含まれている水素原子の数と８ｇの酸素の中に含まれている酸素原子の数は同じであるということが分かります。原子１つの質量が８倍異なるというのも分かります。水素の質量を原子の質量の基準にとって１とすると酸素の質量は８になります。（ドルトンの本の中での原子量の値は酸素が８になっています。水素原子２つが酸素原子１つとくっついて水ができているということが分かったのはもっと後のことです。数は２倍違ってきます。でも２倍というはっきりした数字が分かります。）

こういうことは全て１ｇの水素のまとまりを基準にして他の原子や分子のまとまりを考えています。何個ということは一切使っていません。数が分からなくてもｍｏｌというまとまりを考えることができることからも「ｍｏｌ≠数」だということができます。

アボガドロがアボガドロ数（１ｍｏｌのまとまりの中に含まれている粒子の個数）を決めたと思っている高校生がたくさんいます。教科書を見ればそういう風に思っても仕方がありません。数からｍｏｌが定義されていればなおさらです。見ることも、触ることも出来ない、原子や分子の数をどうやって２００年も前に求めることができたのか、と疑問を持つともう化学が分からなくなります。
アボガドロ数の値がきめられたのは２０世紀になってからです。アボガドロが「同数仮説」を出してから１００年後のことです。（アボガドロ数の決定が分子の実在性の証明にもなりました。ぺランはこの業績で１９２６年にノーベル賞を受賞しています。アボガドロ数の測定がものすごく難しい事であったということが分かります。ぺランの授賞理由は「アボガドロ数の決定」ではありません。「分子の実在性の証明」です。）

教科書に載っている「アボガドロ数で定義するｍｏｌ」は化学を分からなくするものです。

No.5 回答者： nananotanu 回答日時： 2010/12/24 22:40

>粒子数とは粒子の個数です。

(No.2さんより)

他の方がこの質問を参照されたときのためにも、補足しておきます。
質問者様の言われる「粒子数」は、一般的な名詞としての粒子数『ではなく』

　物質量の単位である、1molという量に含まれる、粒子の数

です。