モル数とは何？シミュレーターを用いて理解しよう！[物理入門]

2021-05-04　 ボイル・シャルルと状態方程式

今回は気体の状態方程式等を説明するための前提として、「モル数とは何か？」を簡単に解説します。

モル数は分子/原始の数を数える時に使用する単位です！頻出するので必ず理解しましょう！

1モル(mol)の定義

分子の数はこの世界に膨大な数が存在しています。億とか兆とかを超える膨大な数字です。そのため、毎回その数を書くのは物理や化学の計算をしていくのに辛いです＞＜

そこで、物理や化学の世界では、分かりやすい単位でまとめて分子数を扱うようにしています。それがモル(mol)数です！1モルの定義は↓の通りです。

基本的に、元素の重みは中性子と陽子の数で決まります。中性子と陽子の重さは同じのため、その合計数で決まります。つまり、「中性子数6+陽子数6」の炭素は12の重さがあるんです。ただ元素は小さすぎてグラム単位で測ることができません、、、

そこで、12の重さの炭素を超大量に集めて、12グラムになるようにします。この時に必要な元素数こそ、1モルです。具体的には\(6.02×10^{23}\)個集めれば、「中性子数6+陽子数6」の炭素は12グラムになるんですね！

元素を1モル集めると、(中性子数+陽子数)グラムとなる！

上記のように「中性子数6+陽子数6の炭素」を基準としましたが、その他の元素も同様になります。例えば「中性子数2+陽子数2のヘリウム」を1モル集めると、2+2=4グラムになります。つまり、1mol=\(6.02×10^{23}\)個集めると、↓のようにどんな元素も(中性子数+陽子数)グラム単位に変換できるのです！（厳密に言うと、微小量少数単位で少しズレます）

αモルでの個数と質量

1モルでは上記の量になるため、αモルでは↓のような個数とグラム数になります。この変換は大事ですので覚えておきましょう！

モル数と分子数・質量の関係を、シミュレーターを使って理解しよう！

上で説明したモルの概念を、シミュレーターを使ってイメージを掴みましょう！ものすごく微小量の世界の話なので、分かりにくいですが、絵で見てイメージを掴んでおくと分かりやすいと思います！

↓モル数を変えて、実験してみましょう！

まとめ：「1モル＝(中性子数+陽子数)グラムだけの分子」と考えよう！

上記の通り、モルを使うと、微小で重さも測れないような原子・分子を、わかりやすいグラム単位で測ることが可能になります。ですので、物理/化学では、色んな原子・分子をモル単位で扱うんですね！

とりあえず1モルという単位ができていたら、「グラムに変換できる数だけ分子を集めてきたんだな」とイメージして考えれば良いと思います！
　

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