科学のmolについての質問です。

Question

もし、原子量の基準を１２C＝６とし、質量６gの１２Cを１molとすると、次の値はそれぞれ現在の値の何倍になるか。

i 水の分子量
ii 水１８g中の分子量
iii 酸素１molの質量
iv 酸素１Lの物質量

これらの考え方がわかりません。

ちなみに答えは
i 0.5倍
ii 1倍
iii 0.5倍
iv 2倍

になります。
回答お願いします。

101325 · Accepted Answer

現在は、原子量の基準を12C＝12とし、質量12gの12Cを１molとしています。
これを、原子量の基準を12C＝６とし、質量６gの12Cを１molとしたとき、何がどう変化するのかを考えてみましょうというのが質問です。答えを導くためには、原子量、分子量、モル、物質量、アボガドロ定数の定義を知っておく必要があります。

i) 水の分子量
分子の分子量は、分子を構成する原子の、原子量の和として定義されます。原子量の基準が0.5倍になると、すべての原子の原子量が、0.5倍になります。ですので、それらの和として定義されている分子量もまた、すべて0.5倍になります。

ii) 水１８g中の分子量←まちがい
ii改) 水１８g中の分子数
「水１８g中の分子量」では意味が通りませんので、「水１８g中の分子数」として考えます。グラムの定義が現在のものと同じであれば、水18gの質量は、現在のものと変わりません。ですので、水18gに含まれる水分子の数もかわりません。分子数は１倍になります。

iii) 酸素１molの質量
質量12gの12Cを１molとする、というのが現在のモルの定義ですが、これを質量６gの12Cを１molとするということは、モルの定義を変えたということです。12C 1molの質量が12gから６gに変わるということは、１mol当たりの質量が現在の値の0.5倍に変わるということです。モルの定義を変えているので、12Cだけでなく、すべての物質の１mol当たりの質量が現在の値の0.5倍に変わります。

iv) 酸素１Lの物質量
物質量は、分子数(註)をアボガドロ定数で割ったものとして定義されています。アボガドロ定数は、物質1モルに含まれる分子数(註)として定義されています。質量12gの12Cを１molとしていたものを質量６gの12Cを１molにすることにした、ということは、アボガドロ定数の定義を変えたということです。質量６gの12Cに含まれる炭素原子の数は、質量12gの12Cに含まれる炭素原子の数の0.5倍ですから、アボガドロ定数は現在の値の0.5倍になります。アボガドロ定数が現在の値の0.5倍になると、分子数(註)をアボガドロ定数で割ったものは現在の値の２倍になるので、分子数が同じであれば物質量もまた現在の値の２倍になります。酸素１Lに含まれる分子の数は変わらないので、結局、酸素１Lの物質量は現在の値の２倍になります。

(註)もうすこし正確にいうと分子や原子やイオンやそれらの集まりなどの「要素粒子の数」。

pachiriun · Answer

なるほど・・・101325さんの回答を見て納得しました。

iiは　水18gの物質量　と読み替えて回答しましたが，
確かに「分子数」のほうが「～中の」とのつながりも良さそうです。
原子量の定義がどうであれ，水18g中の粒子(分子)の個数には
影響しないので，分子数は変わらずの1倍ですね。

また，ivは読み違えをして，問題とは全く関係のない，
酸素1molの体積　について書いてしまいました。すみません。
聞かれているのは，酸素1Lの物質量　なので，
101325さんの解説のとおり，12C=6の条件では
アボガドロ数が通常の半分の値になるため，物質量は2倍になります。

pachiriun · Answer

通常は質量数12の炭素原子を12とするので，それを仮に6とした場合は，
現在使用している原子量を半分の値にして考えれば良いだけです。

大雑把にH=1, O=16とします。
i 水(H2O)の分子量は18
　→12C=6の場合，半分の重さになるので分子量は9　→　0.5倍

ii 通常の場合は，H2O=18より18/18=1mol
　→12C=6の場合，18/9=2mol　→　2倍
※「分子量」ではなく「物質量」だと思いますが，2倍になります。
　解答は1倍とのことなので，もう一度問題文を見直してみてください。

iii O2=32より，通常は酸素1molは32g
　→12C=6の場合，O2=16となるので，酸素1molは16g　→　0.5倍

iv 気体の体積は気体分子の個数や温度，圧力によって決まり，
　気体分子の分子量には関係ありませんので，変化しません。　→　1倍
※解答は2倍ということですが，iiとivの答えが逆になっているような
気がします。ご確認ください。

bin-chan · Answer

i 水の分子量           H2O　普通は18と考えるが、題意から9　
ii 水１８g中の分子量　H2Oを9と考えるので、2
iii 酸素１molの質量　O2 普通は32と考えるが、題意から16
iv 酸素１Lの物質量　気体1molは22.4リットル。16/22.4＝1/1.4

> 次の値はそれぞれ現在の値の何倍になるか。
何か、主語が足りないような？

科学のmolについての質問です。

現在は、原子量の基準を12C＝12とし、質量12gの12Cを１molとしています。

なるほど・・・101325さんの回答を見て納得しました。

通常は質量数12の炭素原子を12とするので，それを仮に6とした場合は，

i 水の分子量 H2O 普通は18と考えるが、題意から9

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