高校化学について。 物質量（1mol）が全然わかりません。 原子量とかにｇをつける？って感じです。

高校化学について。
物質量（1mol）が全然わかりません。
原子量とかにｇをつける？って感じです。
粒子の数が6.02×10の23乗で気体の体積が22.4リットルっていうのはわかってますが、
、、。
載っけた写真で、質量の部分は違うのに、関係ないんですか？

質問者からの補足コメント

• 追加で質問です。
  molを求める問題ですが、molを求めたければ、6.02かける10の23乗で割ればいいんじゃないですか？
  なんで、分子量でわってるんですか？
  単位を見れば確かにわかりますが、少し腑に落ちなくて、、。

  
    補足日時：2016/08/22 18:25

No.9 回答者： vipart_37 回答日時： 2016/09/02 13:00

No.8です。

原子量・分子量＝体重、モル＝人数だと思って下さい。

お相撲さんの体重（原子量）は２００キロです。２０００キロのお相撲さんは何人（モル）ですか？
⇒　No.8に書いている通り、１０人ですよね。２０００キロを、１人あたりの重さ（原子量）で割ればいい。

ＣＯ２さんの体重（分子量）は４４ｇです。４４ｇのＣＯ２さんは何人（モル）ですか？


> molを求めたければ、6.02かける10の23乗で割ればいいんじゃないですか？

違います。ここについては、No.8のアヴォガドロ数のくだりを読んで下さい。
お相撲さんなら十分大きくて、人数も大したことにならないので「１人、２人」で良いのですが、
原子や分子の場合は小さすぎ＆数が多すぎるので、１コの水素原子とか、２コの酸素原子とか
言っていると現実的ではありません。

だから、[6.02×10^23個]をひとかたまり（１モル）として扱うんです。
どうして6.02×10^23個なのかというと、この数の原子があると、
ちょうど重さが[原子量]グラムになるからです。

原子や分子どうしの反応で、重さじゃなく個数が合うことが大事なのは良いですよね？
例えばHClを例にとると、

１モルの水素H　＝１（原子量）グラム　＝6.02×10^23個
と、１：１で反応させるためには、
１モルの塩素Cl ＝ 35.5（原子量）グラム ＝ 6.02×10^23個
が必要です。個数合ってるでしょう？

因みに、1モル（44g）のCO2の重さを6.02×10^23個で割ると、出てくるのは「分子１個の重さ」です。

No.8 回答者： vipart_37 回答日時： 2016/09/01 21:15

■２００キロのお相撲さんと、５０キロのモデルさんは１：４の一夫多妻にすべき？

原子を、人だと思って下さいね。

太ったお相撲さんたちと、ほっそりしたモデルさんたちの合コンが行われています。
お相撲さんの体重は、２００キロ。モデルさんは、５０キロ。この「体重」が「原子量」です。

さて、ここにですね、合計２０００キロ（１０人）のお相撲さんたちがいます。
彼らと男女１：１で合コンをするためには、モデルさんを合計何キロ分用意しなければならないでしょう？

正解は、もちろん５００キロ（１０人）ですよね。
１：１だからって、重さで合わせて２０００キロ分のモデルさん（４０人！）を用意すると、
３０人もモデルさんが余ってしまいます。無理矢理全員カップリングすると、
お相撲さん１（２００キロ）にモデルさん４（２００キロ）の一夫多妻制になってしまう。

だから、

Ａ ＋ Ｂ → ＡＢ　（独身お相撲さんＡと、独身モデルさんＢを組み合わせて、カップルＡＢに！）

という反応が過不足なく起こるとき、ＡとＢを「２０００キロずつ」と重さで合わせてはいけなくて、
それぞれの原子量（体重）を考えた上で「Ａの数とＢの数」が合うように加えなければならないわけです。

「モル」というのは、こうやって「人数＝原子の数」で考えるための単位です。


さて、具体的な化学反応の話にしましょう。

酸素さん（原子量＝体重１６）と、水素さん（原子量＝体重１）の合コンが行われています。
酸素さんはモテるので、酸素さん１人あたり、２人の水素さんがキャーキャー寄ってきます（H2O）。

じゃあ、ここに１６グラムの酸素さんたちがいるとき、酸素さん全員が両手に花、２人の水素さんを
抱えられるためには、何グラムの水素さんが必要でしょうか？

「水素さんは２倍いるはずだから、１６×２で３２グラム！」とやっちゃダメです。体重が違うんだから。
正解は２グラムですよね。


■　原子が[アヴォガドロ数]個あると、ちょうど原子量グラムになる

アヴォガドロ数というのは、「原子がこれだけあると、ちょうど原子量グラムになる原子の数」です。

水素（原子量１）は、「6.02×10^23個」あると、ちょうど「１グラム」になります。
酸素（原子量１６）はその１６倍重いので、同じ数あるとちょうど「１６グラム」になります。

１グラムの水素と、１６グラムの酸素と、１２グラムの炭素と、３５．５グラムの塩素は、
みんな同じ数（6.02×10^23個）の原子を含む。これを「１モル」と呼びましょう。

だから、例えば１モルの水素（１グラム）と、１モルの塩素（３５．５グラム）は、
ちょうど同じ数だけの原子からできていて、だから１：１のカップル（ＨＣｌ）になれるわけです。

こうやって、原子量を仲介に「モル」を使うことで、「重さ」と「粒子の数」を換算できるわけですね。


■　気体の場合はどうして一律「２２．４リットル」なのか

「２００キロのお相撲さんが１００人」と、「５０キロのモデルさんが１００人」。
ギッチギチに詰まっている場合、どっちが大きいでしょうか。明らかに「お相撲さん」ですよね。
４倍大きいです。

ですから、モル数と密度が同じなら、お相撲さんのほうが４倍体積が大きくなります。


じゃあ、このお相撲さんとモデルさんたちを、モンゴルの草原に放ってあげましょう。
隣の人が、遠くに豆粒のように見えるくらいの距離に広がってもらいます。

さて、このとき、お相撲さんとモデルさん、どっちがより大きく広がるでしょうか？
恐らく大差ないですよね。その広さに比べれば、もうお相撲さんとモデルさんの大きさの差なんて
誤差です。

気体というのは、そういう状態です。だから、原子量にかかわらず、気体の場合は体積は一定で、
２２．４リットルになるのです。

No.7 回答者： NIGO474382619 回答日時： 2016/09/01 17:43

モルは粒子の個数だと考えてください。

その個数がアボガドロ定数というものになります。自分もモルを始めてとっつく時はきつかったです。頑張ってください。

No.6 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/08/25 17:34

「モルが分かれば化学がわかる」と言われるほど、物質量とその単位であるmolは重要ですが、これほど単純で分かりやすいものはない。

(^^)・・・はずなのに、それがわからないということは、指導方法がよほどまずいか、言語能力がない。

　たぶん、長い文章を読み切る力はないと思いますが、くそ!と思って読み切ってください。それが大事なので。

＞粒子の数が6.02×10の23乗で気体の体積が22.4リットルっていうのはわかってますが、
　そもそも、それが間違い。理数系科目は結果や公式だけ覚えても何の役にも立たない。それは結果であって、理解しなければならないのは、それとは違う。

ここであなたに聞きます。

平均体重6kgの乳児と、平均体重60kgの大人が、それぞれ600kgいます。どちらが多いですか？

　同じ600kgなので、同じですか？？。違いますよね。人の多い少ないは人数で数えるべきですから、乳児は100人、大人は10人で、乳児のほうが多いですね。
　・・・・これは理解できていますか？？

では、「0℃、100gの水に食塩は36g、砂糖は182g溶けます。」
・どちらがたくさん溶けますか？
あるいは
・どちらがたくさん溶けていますか？
　家庭科なら、「砂糖がたくさん溶ける」というかもしれないが、先の例を見た後では、これはおかしいと思うはずです。

　物質の量-は数で比較すべきです。
　ただ、その数はとても数えられたものじゃない。だって18gの水には、 602214085700000000000000個もの水分子があるのですからね。
　なので、使いやすい単位を決めなければならない。

----ここまで良いですか
1) 物質の量は、物質量--数--で比較する。
2) 物質量の単位にはmolを使う。
　　　長さの単位は m、質量の単位は kg、時間の単位は秒(s)、電流の単位はアンペア(A)
----まとめるとこうなる。

モルの定義--酸素だったりいろいろ変遷はありましたが、現在の定義は、

1. モルは、0.012kg（12g）の炭素12(¹²C)の中に存在する(炭素)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。

　です。これだけは徹底的に理解して正確に覚えましょう。いろいろ重要な概念が含まれているので。

ここで、原子量が必要になりますね。原子量とは、炭素12(¹²C)原子一個の質量を12とした時の、それぞれの元素の質量でしたね。(元素と原子の区別は復習してください。炭素の原子量は約12.01でしたね）

　そして、もう一つ。
「0.012kg（12g）の炭素12(¹²C)の中に存在する(炭素)原子の数」は「アボガドロ定数NA」と言われる定数で、
NA = 6.022140857(74)×10²³ (/mol)
　です。
　★決して、アボガドロ定数個、6.02×10²³個が1molではありません。
　　ここは、化学をかじった人でも間違えている人が多い。あくまで、上記の定義であって、それを
　　数えてみたら、6.02×10²³だったということです。まったく意味が違う。


★　分子量は、¹²C原子の質量との比ですから単位はありません。
　一方、g/mol は、モル質量で、「1mol当たりのg数」です。
　　分子量に、単位 (g/mol) をつけると、モル質量になる。

　なら単位を見れば、(g) ÷ (g/mol) = (g)

＞molを求める問題ですが、molを求めたければ、6.02かける10の23乗で割ればいいんじゃないですか？
　そうではなく、質量からモル数を求めるためには、モル当たりの質量で割らなければならないのですよ。

　今までの説明を理解できるまで読み返してください。そしたら、モルがいかに簡単で便利が良いものかわかります。

では、
「0℃、100gの水に食塩は36g、砂糖は182g溶けます。」
・どちらがたくさん溶けますか？
　食塩の式量は58.4(g/mol)ですから、0.62 mol、砂糖(スクロースとして)モル質量は342 g/mol　なので、0.532 mol とける。よって食塩のほうがたくさん溶ける。

・どちらがたくさん溶けていますか？
　食塩は水溶液中では100%電離しているので、0.62×2=1.24 mol のイオンが溶けている。

物質量を使うと、こんなことも簡単に計算できる。
　中学校で水を電気分解したときに水素が酸素の倍近く発生した。では、1gの水から水素と酸素がそれぞれ何リットル発生するの？？
　灯油(平均分子量212)として、18Lの灯油(密度0.80)から、何kgの二酸化炭素が発生するの？？

　計算してみると面白い。

　さらには直径2mmの電線に1A流せば、電子は一秒に何センチ移動するかとかも計算できるよ。

No.5 回答者： windwald 回答日時： 2016/08/23 01:57

「mol」ってものすごく簡単なのに、難しいと誤解を受けてしまいがち。

そして一度難しいと勘違いするとその泥沼にはまっちゃうんですよね。

まずはじめに、原子や分子の個数を1個、2個……と数えることは現実的に無理だと言うことは直感的に分かりますよね？
それがmolの考え方の始まりです。
じゃあ、個数を数え上げることなんてできないならどうすればよいのでしょう。

ところで、トマトなんかだと、1個、2個とその個数で買いますよね。実際「1個あたり128円」なんてふうに売っています。
ではお米ではどうでしょうか。1粒あたり○○円なんて形で売ってましたっけ？
米粒を数え上げるのなんて大変ですからそんなのは現実的じゃありません。
スーパーに行けば「2kg入りで○○円」というようにお米の質量で売ってます。
そして同じ質量だけ入っていれば、粒の数だってまあ同じになるでしょうね。

これと同じことを原子や分子でもやっちゃうのです。
1個、2個と数える代わりに水素分子1gとか酸素分子2gとか、質量を計っちゃう。
そして、Aさんの水素分子1gも、Bさんの水素分子1gも水素分子の個数は同じ個数でしょうし、
Cさんの酸素分子2gも、Dさんの酸素分子2gも同じ個数でしょう。

でも、水素分子1gと酸素分子1gは同じ個数なのでしょうか。
先ほどのお米の例にもどします。
米1kgと小豆1kgは同じ個数でしょうか。米1kgと大豆1kgは同じ個数でしょうか。
米と小豆、大豆は、一粒の大きさも質量も違っていますよね。
ですから、同じ質量(たとえば1kgどうし)の米、小豆、大豆はおそらく異なる個数になるでしょう。

ではここで、米・小豆・大豆の一粒ずつの質量の比率が1:6:20だったとしましょう。
そうすると、米1kgと小豆6kg、大豆20kgが同じ個数だと言えますね。
米1kgに一体何個の米粒があるのかそれは分かりませんが、米1kgと小豆6kg、大豆20kgが同じ個数と言うことだけは確かです。

原子や分子の質量の比を表すのが「原子量・分子量」です。
水素の原子量が1、水素分子の分子量が2、炭素の原子量が12、酸素分子の分子量が32……というのは、
水素原子1粒、水素分子1粒、炭素原子1粒、酸素分子1粒の質量の比が1:2:12:32だということを表します。
そしてそれは同時に、水素原子1gの中の水素原子の個数、水素分子2gの中の水素分子の個数、
炭素原子12gの中の炭素原子の個数、酸素分子32gの中の酸素原子の個数が同じであるということになります。
今のところそれが何個かは分かりませんが、穀物で説明したのと同じ理屈です。
そこで、原子量や分子量に「g」をつけた量だけその原子や分子をとってきたときの"個数"を「1mol」と呼ぶこととします。
炭素を代表として定義すれば、「炭素原子12g中に含まれる炭素原子のあつまりを1molと呼ぶ」となります。
そして、水素原子1gの中の水素原子の"個数"は1molであり、水素分子2g中の水素分子の"個数"は1molであり、酸素分子32g中の酸素分子の"個数"は1molです。
なお、単位molを使って表す"個数"のことを正しくは「物質量」と言います。

水素分子4g中の水素分子の物質量は、1molのあつまり2つ分にあたりますから2molです。
酸素分子4g中の水素分子の物質量は、1molの集まりの1/8にあたりますから0.125molです。

さて、1molの集団の中に、本当は一体何個の原子・分子があるのでしょう。
なんと暇人が数えたんです。まあ、厳密には計算によって求めたわけですけど。
すると、1molの集団の中には原子・分子が約602200000000000000000000個＝6.022×10^23個あると分かったのです。

No.4 回答者： psa29 回答日時： 2016/08/22 23:10

ブドウ糖と水を反応させたいので、ビーカの中に同じ個数だけ入れて欲しいと

言われたら、質問者様はどうしますか？
ブドウ糖はC6H12O6という分子からできています。
ブドウ糖の分子を1つ1つ数えて入れますか？
分子は非常に小さいので、1つ1つ数えることはできませんよね。
水はH2Oですが、こちらも数えることができません。
化学反応は、分子1つ1つが反応するので、個数というのがとても大切になります。
水分子に比べてブドウ糖分子は10倍重いので、水1gに対しブドウ糖10gを入れれば、
丁度同じ個数になりますね。
昔は、同じ個数反応させた時に反応した物質の質量の比が同じになることから、
原子、分子などの概念が深まりました。
最も軽い水素原子を1とすれば、それよりも重い元素はその整数倍になっていく
ということで、水素を1として、その何倍かということで各原子に原子量を
定義しました。
その後、同位体の存在が判明し、重水素は水素の２倍で変動が大きいので
質量数12の炭素原子を基準にしようと変更になりました。

水の分子量は18ですよね。ですから18gの水は、原子量が約1の
水素原子1gと同じ個数になります。
これら原子量や分子量の数値と同じグラム数を1molと定義したのです。
ですから、水18g,ブドウ糖180gが1molで、その中に含まれる分子の数は
どちらも同じになります。
この分子の数をアボガドロ数といいますが、アボガドロは個数を数えてはいません。
後年、いろいろ工夫して物質1molの中には分子が何個入っているのか？を
測定したところ、6.02×10^23個だったと後から判ったのです。

気体の圧力と体積の関係で、気体分子が激しく動き回って、
壁に衝突すれば、壁を押す力は強くなります。
これは、圧力が高いということです。
また、同じ激しさでも、たくさんの分子が衝突すれば、圧力は高くなります。
同じ温度の場合、軽い分子は重い分子よりも速く動いていますが、
壁に衝突した時の衝撃は、同じ速度ならば軽い分子の方が弱い。
結局、速く動いているが軽いので、壁への衝撃は、軽い分子も
重い分子も温度が同じならば同じになってしまいます。
つまり、個数だけが重要なのです。
ですから、分子の種類（重さ）に関係なく、理想気体ならば
0℃ 1気圧で、1molの気体は、同じ体積を占めるのです。

6.02×10^23個という具体的な個数が重要となることもありますが、
ほとんどの場合、その数値よりも、同じmol数ならば、
その中に含まれている分子やイオンが同じ個数なのですよ・・・
という方が大切だと思います。

No.3 回答者： むらさめ 回答日時： 2016/08/22 19:47

>molを求めたければ、6.02かける10の23乗で割ればいいんじゃないですか

molという物質量の単位は、原子･分子･イオン等が　アボガドロ定数分集まった時、即ち6×10^23個集まった時を1molと定義しています。
あくまでこれはアボガドロ定数という物質量(簡単に言うと個数)です。
なので、CO2の44gをアボガドロ定数で割るということは、CO2の分子1個の重さを求めることになります。

分子量や原子量は本来は無次元数でアボガドロ定数分集まったら(1mol集まったら)、gとなるように定義されています。
取り敢えずこんな風になっていると覚えておくのが良いと思います。

歴史的にも難しく、これから物質量やアボガドロ定数がどういう取り扱いになるのか未確定な部分もあります。
kgを再定義することに関わってくるらしいです。

No.2 回答者： むらさめ 回答日時： 2016/08/22 17:33

物質量というのは、原子や分子、イオンの個数の事ですね。

同じ原子や分子、イオンが　6×10^23個集まった量を1molとして定義しています。
6×10^23　というのはアボガドロ定数と言われている(mol^-1)の単位を持つ比例定数で物理定数です。
原子量や分子量は、簡単に言ってしまえば、対象とする原子や分子イオンが、6×10^23個(＝1mol)集まった時に、質量の単位のgを付けるとその物質の1molの重さになります。

こういう個数を、物理や化学の基本的な定数として良いのだろうか？という問題は、
アボガドロ定数が知られるようになってからずっとあるそうです。

で、粒子の数が6.02×10の23乗で気体の体積が22.4リットル、
>質量の部分は違うのに、関係ないんですか？
という疑問は、気体とは何ぞやという非常に難しい所を指摘しているのです。
図にある標準状態辺り(私たちが普段生活している条件辺り)では、多くの気体はほぼ理想気体として振舞うので、
質量が違っても、気体の原子や分子の個数(物質量)が同じであれば、同じように振る舞います。

しかし、圧力がもっと高い領域や温度が凄く低い条件では、気体の原子･分子の質量や容積、電荷の影響を受けて、
物質量が同じでも、気体の性質が異なって振る舞います。

物質量のmolやアボガドロ定数、気体の標準状態は、試験でもよく出るの覚えておいて下さい。

No.1 回答者： lisalisa9701 回答日時： 2016/08/22 17:26

モルって難しいですよね。

http://juken-benkyou.info/Chemistry/mol.html

イメージでこんなものという感じで覚えるとそのうち理解が深まると思います。

ある程度理解されてるならこちらがいいかな？
http://xn--cjrs7ic9cy16b.com/molkeisan.html

がんばってくださいね。