モル質量定数

モル質量定数は、通常M _uと表記され、炭素12のモル質量の12分の1として定義される物理定数です：M _u = M ( ¹² C)/12。^[1]元素または化合物のモル質量は、その相対原子質量（原子量）または相対分子質量（分子量または式量）にモル質量定数を掛けたものです。

モルと原子質量単位（ダルトン）は、もともと国際単位系（SI）で次のように定義されていました。1  g / mol であり、これは物質のモル質量の数値（グラム/モル）を、その構成粒子（原子、分子、または化学式単位）の平均質量と原子質量定数m u_との相対値に等しくしました。したがって、たとえば水の平均分子量はおよそ18.015ダルトン、1モルの水の質量はおよそ18.015グラム。

2019年5月20日、SI単位系におけるモルの定義が変更され、モル質量定数はほぼ一定のままだが、もはや正確にはならないようになった。1 g/mol。しかし、この差は実用上は重要ではありません。SIによると、M _uの値は炭素12の原子1個の質量に依存しており、これは実験的に決定する必要があります。2022年のCODATA推奨M _uの値は次のとおりです。1.000 000 001 05 (31) × 10 ^-3  kg・mol ^-1。^{[2] [3]}

モル質量定数は、次元的に正しい方程式を書く上で重要です。^[4]非公式には「元素のモル質量M はその原子量Aと同じである」と言うことがありますが、原子量 (相対原子質量) Aは無次元量であるのに対し、モル質量Mはモルあたりの質量の単位を持ちます。正式には、M はA にモル質量定数M _{u を}掛けたものです。

モル質量定数は、実験的に測定されるのではなく、正確に定義された値を持つという点で、物理定数の中では珍しい（しかし唯一ではない）定数であった。モルの古い定義^{[5]によれば、}炭素12のモル質量は正確に12 g/molであった。相対原子質量の定義^[6]によれば、炭素12の相対原子質量、つまり純粋な炭素12のサンプルの原子量は正確に12である。したがって、モル質量定数は次のように与えられる。

${\displaystyle M_{\text{u}}={{\text{モル質量}}[M(^{12}\mathrm {C} )] \over {\text{相対原子質量}}[A_{\text{r}}(^{12}\mathrm {C} )]}={{12\ {\rm {g/mol}}} \over 12}=1\ {\rm {g/mol}}}$

モル質量定数は、炭素 12 原子の質量（グラム単位）と関係があります。

${\displaystyle m({}^{12}{\text{C}})={\frac {12\times M_{\text{u}}}{N_{\text{A}}}}}$

アボガドロ定数は固定値であるため、炭素 12 原子の質量はモル質量定数の精度と正確さに依存します。

（光の速度は、国際単位系（SI）の定義によって値が固定されている物理定数のもう一つの例です。）^[7]

2019 年の SI 改訂によりアボガドロ定数に正確な数値が与えられた ため、モル質量定数の値は正確ではなくなり、今後の実験で精度が増すことになります。

^{この変更の結果、 12} C 原子の質量、ダルトン、キログラム、アボガドロ数の間で以前に定義された関係は正確ではなくなりました。次のいずれかを変更する必要がありました。

• ¹² C 原子の質量はちょうど 12 ダルトンです。
• 1 グラムあたりのダルトンの数は、アボガドロ数の数値と正確に等しくなります。つまり、1 g/Da = 1 mol ⋅ N _Aです。

^{第9回SIパンフレット[注1]}の文言は、最初の記述が依然として有効であることを示唆しており、2番目の記述はもはや正確には正しくないことを意味する。モル質量定数は依然として1 g/molですが、もはや正確には等しくありません。第9版SIパンフレットの付録2には、「炭素12のモル質量M ( ¹² C) は、0.012 kg⋅mol ⁻¹相対標準不確かさは、この決議が採択された時点でのN _A hの推奨値と同等であり、すなわち4.5 × 10 ⁻¹⁰であり、将来的にはその値は実験的に決定されるだろう」と述べている^{[8] [9]}。これはダルトンについては言及しておらず、どちらの記述とも一致している。

• ダルトン