12月29日学習記録　物質量について基礎固め

やったこと

学習時間 9時間（うち30分は読書）

〈視聴ビデオ〉
TC00016 岡野の化学(16）
TC00016 岡野の化学(17）単元2　アルコール

元素分析の前に、原子量やモル数に関する知識がないので、その基礎固めをしました。
以下にまとめます。

相対質量　原子量　分子量　式量とは

相対質量とは
原子1個の質量は小さな数字で、扱いにくいです。
例えば、炭素原子¹²C　1個の質量は、1.99×10⁻²³ｇ
-23を指数と呼び、これは0,0000000000000000000000を表しています。
よって、炭素原子は0,0000000000000000000000199ｇです。この数字を扱いやすいように相対質量という考えを用います。相対質量は、ある基準と比較した質量のことです。現在では、¹²Cの質量を12と定めて、これを基準に他の原子の質量を相対的に比べています。

¹²Cの質量　1.99×10⁻²³ｇ
¹Hの質量　0.167×10⁻²³ｇ（指数を揃えました）
¹³Oの質量　2.66×10⁻²³ｇ　の場合

¹²Cの質量：¹Hの質量＝１２：X
1.99×10⁻²³ｇ：0.167×10⁻²³ｇ＝１２：X
1.99X=12×0.167
X=1.007
つまり　¹²C：¹H＝１２：１の関係が成り立ち、¹²C：の原子1個と¹Hの原子12個が同じ質量ということになります。

ただし、元素は同一原子番号をもっていても、質量数が異なる同位体が存在します。例えば炭素原子（C）には、3種類の同位体、¹²C（存在比 98.93 %）、¹³C（1.07 %）、¹⁴C（微量）が自然界で存在しています。ということは、相対質量も微妙に異なってしまうため、ここで原子量という考えを用います。

元素の同位体が自然の中に存在する割合（存在比）は一定なので、同位体の相対質量と存在比から平均値を計算したものが、原子量になります。

¹²C（存在比 98.93 %）、¹³C（1.07 %）で考えると（¹⁴Cは微量なので考えない）、
相対質量12の¹²Cが98.93％、相対質量13の¹³Cが1.07％混じっているので、
炭素の原子量は
12×0.989　+　13×0.011　≒　12.01　となります。

分子量とは、分子式を構成する原子の原子量の総和で求めることができます。化学式がCO2の二酸化炭素は、炭素原子（Ｃ）が1個、酸素原子（Ｏ）が2個なので、それぞれの原子量で総和を求めると、
Ｃの原子量12.01+Ｏの原子量15.9×2≒43.82≒44となり、分子量が44となります

式量とは、組成式やイオン式を構成する原子量の総和で求められる。
計算の考えは分子量と同じで、塩化ナトリウムNaClの場合は、
ナトリウムNaの原子量22.99+塩素Ｃｌの原子量35.45＝58.44となり、式量は58.44となります。

CIAAWのサイトでは、原子量の英語表記は standard atomic weight　となっていました。CIAAWとは、国際純正・応用化学連合（IUPAC）の，原子量および同位体存在度委員会のことで、原子量は新しく測定されたデータの収集と検討をもとに、２年ごと（奇数年）に原子量表の改定を行っているようです。上記の原子量は、2017のものを参考に計算しました。

物質量　アボガドロ定数　モル質量

化学反応において、物質の量を粒子の個数で考えます。すべての物質には、質量（原子量や分子量、式量に単位gをつけた）の中に、アボガドロ数　6.0×10²³個　の粒子が含まれています。アボガドロ数　6.0×10²³個　の粒子の集団を１molといいます。つまりどのような物質でも6.0×10²³個集まれば1molになります。

モル質量とは1molあたりの質量のことで、単位はg/molになります。
たとえば、原子量12の炭素、分子量18の水のモル質量は、炭素が12g/mol、水が18g/molとなります。

実際にやってみる

岡野の化学の演習問題をやってみました。視聴ビデオの前に、自分で予習して、手を動かして計算してみました。すんなり頭に入ってきました。最後に視聴ビデオを見て、さらに再確認をして終了。時間はかかりましたが、モル数の知識がほとんどなかったので、ここでじっくり時間をかけて理解をしたので、のちのち生かしていきます。

To do

化学　アルコールについて