質量から質量を求める化学量論計算ツールとは?
この計算ツールは、化学量論における定番の換算を行います。釣り合いの取れた化学反応式において、反応物(A)の質量がわかっているとき、生成物やその他の物質(B)の質量を求めます。これは世界共通の化学の計算なので、国や単位による制約はありません。「質量 → モル → モル → 質量」という3ステップの流れは定量化学の基本であり、本ツールはこの3つの手順を一度にまとめて自動計算します。
使い方
まず、わかっている物質Aの質量をグラム単位で入力します。次に、AとBそれぞれのモル質量(g/mol)を入力してください。モル質量は、各化学式に含まれる原子量を周期表から読み取って合計すれば求められます。最後に、釣り合いの取れた反応式からそのまま読み取ったAとBの化学量論係数を入力します。すると、Bの質量に加えて、途中段階であるAとBのモル数も表示されるので、計算の確認にも役立ちます。
計算式の解説
この換算は3つの要素を順につなげていきます。
$$\text{Mass}_B = \text{Mass}_A \times \frac{1}{\text{MW}_A} \times \frac{\text{Coef}_B}{\text{Coef}_A} \times \text{MW}_B$$
まず、Aの質量をそのモル質量で割ることで、グラムをモルに換算します。次に、反応式から得られるモル比(\(\text{Coef}_B/\text{Coef}_A\))を使って、Aのモル数をBのモル数に換算します。最後に、Bのモル質量を掛けることで、モルを再びグラムに戻します。
計算例
水の分解:2 H2O → 2 H2 + O2。たとえば10 gのH2(モル質量2.016、係数2)があり、逆反応で生成されるH2Oの質量を求めたいとします。A = H2、B = H2O(モル質量18.015、係数2)とすると、Aのモル数 \(= 10 \div 2.016 = 4.9603 \text{ mol}\)、Bのモル数 \(= 4.9603 \times (2/2) = 4.9603 \text{ mol}\)、Bの質量 \(= 4.9603 \times 18.015 = 89.36 \text{ g}\) となります。
よくある質問
係数はどこから取ればいいですか? 釣り合いの取れた化学反応式で、各物質の前についている数字がそのまま係数になります。
AとBが1:1の比のときは? 両方の係数を1(または同じ値)に設定してください。比が1になり、モル質量だけが計算に効いてきます。
生成物から反応物へ逆換算できますか? はい。わかっている物質をA、求めたい物質をBに割り当てるだけです。計算式は対称的なのでそのまま使えます。