この計算ツールでできること
このツールは、リットルで測った気体の体積を、物質量(モル)に換算します。理想気体は、同じ条件下であれば種類を問わず1molあたり同じ体積を占める、という性質を利用しています。標準状態(STP:0℃・1atm)では、その体積——つまりモル体積——は1molあたり22.4リットルです。したがって、単純な割り算でリットルをモルに変換できます。
計算式
関係式は $$n = \frac{V}{V_m}$$ で表されます。ここで \(n\) は物質量(モル)、\(V\) は気体の体積(リットル)、\(V_m\) はモル体積です。標準状態(STP)ではこれが $$n = \frac{V}{22.4}$$ となります。室温(25℃、RTPと呼ばれることもあります)で扱う場合は、モル体積が24.0 L/molに近くなるため、2つ目の入力値をそれに合わせて変更してください。
使い方
気体の体積をリットルで入力します。モル体積は標準状態(STP)の場合は22.4のままにし、室温条件では24.0に切り替えるか、問題で指定された任意の値に変更します。計算ツールが体積をモル体積で割り、物質量(モル)を即座に表示します。
計算例
標準状態(STP)で44.8 Lの酸素があるとします。$$n = \frac{V}{22.4} = \frac{44.8}{22.4} = 2 \text{モル}$$ となります。質量を求めるには、O2 のモル質量(32 g/mol)を掛けます:\(2 \times 32 = 64\) g。
よくある質問
なぜ22.4リットルなのですか? 理想気体の状態方程式(\(PV = nRT\))から、273.15 K・1 atmにおいて1molは約22.414 Lを占めることがわかり、これを四捨五入して22.4と表すのが一般的です。
どんな気体でも使えますか? 理想気体であれば使えます。実在気体ではわずかにずれが生じますが、一般的な化学の問題では十分に精度の高い近似です。
標準状態以外の条件ではどうすればよいですか? モル体積の入力値を変更してください。標準状態でない条件を正確に扱いたい場合は、理想気体の状態方程式 \(n = \frac{PV}{RT}\) をそのまま使うとよいでしょう。