この計算ツールでできること
このツールは、密度と質量パーセント濃度(重量%)で表された溶液を、モル濃度(溶液1リットルあたりの溶質のモル数)に換算します。この換算は、塩酸・硫酸・アンモニア・硝酸などの濃厚な試薬から希釈溶液を調製する際に非常によく使われます。試薬ボトルのラベルには密度と純度(%)が記載されている一方で、実験プロトコルではモル濃度が指定されているため、両者を結びつける必要があるのです。
使い方
次の3つの値を入力してください。溶液の密度(g/mL)、質量パーセント濃度を数値で(例:36%なら「36」と入力)、そして溶質のモル質量(g/mol)です。計算結果はモル濃度(mol/L、M)で表示されます。
計算式の解説
関係式は次のとおりです。
$$M = \frac{10 \times \text{密度} \times \text{質量\%}}{\text{モル質量}}$$
係数「10」は単位換算から生まれます。g/mL 単位の密度に 1000 mL/L を掛けると、溶液1リットルあたりのグラム数になります。これに質量分率(質量% ÷ 100)を掛けると、1リットルあたりの溶質のグラム数になります。さらにモル質量で割れば、グラムをモルに換算できます。これらの定数をまとめると \(1000 \div 100 = 10\) となるわけです。
計算例
濃塩酸は密度が約 1.18 g/mL で、HCl を質量比で 36% 含みます。HCl のモル質量は 36.46 g/mol です。これを当てはめると、$$M = \frac{10 \times 1.18 \times 36}{36.46} = \frac{424.8}{36.46} \approx 11.65 \text{ mol/L}$$ となり、よく知られた濃塩酸の濃度(約 11.6 M)とほぼ一致します。
よくある質問
質量パーセントは「36」と「0.36」のどちらで入力しますか? 「36」と入力してください。計算式に含まれる係数「10」が、すでにパーセントから分率への変換を考慮しています。
密度の単位は何ですか? グラム毎ミリリットル(g/mL)で、グラム毎立方センチメートルと同じ値です。水を基準とした場合は、溶液の比重と一致します。
どんな溶質にも使えますか? はい。溶質が1種類であれば、その溶質の正しいモル質量と、溶液全体の密度・重量パーセントを入力するだけで、どんな溶質でも計算できます。