モル濃度とモル体積の違い

モル濃度とモル体積の違い

No.5 回答者： windwald 回答日時： 2016/04/12 06:46

混同するほどのことですか？なんで難しく考えてしまうのかな

モル濃度は濃度について、モル体積は体積についてのことですよ。
もっと言えば、
モル濃度は単位体積中に溶質が何mol含まれているかを示す濃度で、molを体積で割った形の単位をもち、
モル体積は主に気体について、1molあたりの体積ことで、体積の単位をmolで割った形の単位を持ちます。

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/04/11 19:36

理由もわからず暗記ですまそうとするから難しくなる。

物理、化学、数学など理系科目は、きちんと基礎から理屈を理解していけば、これほど簡単な科目はない。

ここで大事なことは、物質量とは何か、モルとは何かですね。
物質量は、文字通り物質の量です。すなわち個数。
　幼稚園児が１トンと高校生が２トンいます。どちらが多いでしょう。・・・ておかしいのはわかるね。
　　重さではなく、人数で比較しなければならない。
　では、100gの水に砂糖が200g、食塩が50g溶けることができます。どちらがたくさん溶けますか？
　　これって、家庭科では正しくても科学ではおかしい。一つ当たりの(体重）が異なるのに
　　物質量で比較すると、200gの砂糖は0.58モル、50gの食塩は0.85モル
　イメージ掴めたかな・・

ところが、本当に個数で数えると膨大な数字になる。例えば18gの水には、
602,000,000,000,000,000,000,000個
　　 |垓　　|京　 |兆　 |億　 |万　　　6千20垓個・・なんて数えてられない。

そこで、単位を決めた。もともとは酸素原子が16gちょうどになる数でしたが、いまは

1.モルは、0.012 kg（12g）の炭素12（¹²C）の中に存在する原子の数と等しい要素粒子を含む系の物質量である。
2.モルを用いるとき、要素粒子を指定する必要があるが、それは原子、分子、イオン、電子その他の粒子、またはこれらの粒子の集合体であって良い。

と定義されています。
　ここで原子量の定義を思い出してください。
原子量とは、炭素12（¹²C）の質量を12とした時のその原子の比でしたね。分子量も同じ。

ここまでは、基礎ですからしっかり理解しておいてください。ここさえ何度も読み返して理解しておくと

モル濃度
　濃度は小学校で学んだ溶液中に含まれる溶質の割合でしたね。
　一定の量の溶液中に含まれる溶質の量で、単位が質量ではなくモル
　ほとんどの場合、１リットルの溶液中に含まれる溶質の量（単位はモル）
　[モル濃度] = [溶質のモル数(mol)]/[溶液の量(L)]
モル体積の違い
　これも割合ですが、同じ割合でも分母が違う。
　[モル体積] = [その物体の体積]/[その物質の量(mol)]

モル濃度が
　[モル濃度] = [溶質のモル数(mol)]/[溶液の量(L)]
ですから、[溶液の量]をかけるとモル数がわかる
[溶液の量] × [溶質のモル数(mol)]/[溶液の量(L)] = [溶質のモル数(mol)]
　　　　　　　￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣=[モル濃度]

モル体積が
　[モル体積] = [その物体の体積]/[その物質の量(mol)]
ですから、モル数をかければ、体積がわかる
[モル数] × [その物体の体積]/[その物質の量(mol)] = [その物体の体積]
　　　　　　￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣= [モル体積]

これは、時速が分かれば走った距離がわかるのとおなじ。
走った時間　×　[走る距離]/[時間] = [走った距離]
　　　　　　　　￣￣￣￣￣￣= [時速]

物質量やモルという新しい単位さえ理解しておけば、あとは小学校の割合の問題です。

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/04/10 18:28

#２です、レス有り難うございます。

>22.4L/molはモル体積でありモル濃度ということですか？
いいえ違います、単にモル体積で、濃度ではありません。濃度を表わすなら逆数の1/22.4 mol/L
になりますが、気体を濃度で表わすのは高校生なら化学キチガイ(私)で、大学化学系専門以外やらない方が良いです。

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/04/10 17:36

似ていますが、全く違うのです。

モル濃度は１L中に溶けている物質の濃度をモル単位で表わしたもの。
モル体積は、その物質１モルが標準状態で占める体積で、気体の場合理想気体近似すると22.4L
です。液体、固体でも定義可能ですが、ほとんど使われません。理由は気体では全ての原子・
分子が自由に行動し反応も起きますが、液体・固体では中の方の成分は全く何もしないからです。

この回答へのお礼

22.4L/molはモル体積でありモル濃度ということですか？

お礼日時：2016/04/10 17:41

No.1 回答者： pomyoshi 回答日時： 2016/04/10 17:30

まず基本的なことから教えます。

「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殆どです。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。

この回答へのお礼

答えていただきありがとうございます！問題付きでとてもわかりました！明日テストなので頑張ります！

お礼日時：2016/04/10 17:36