モル濃度

モル濃度
一般的な記号	c、[化学記号または化学式]
SI単位	モル/m 3
その他のユニット	モル/L
他の量からの導出	c = n / V
寸法	${\displaystyle {\mathsf {L}}^{-3}{\mathsf {N}}}$

モル濃度（モル濃度、量濃度、物質濃度とも呼ばれる）は、化学種、特に溶液中の溶質の濃度を、溶液の単位体積あたりの物質の量で表した尺度である。化学において、モル濃度の最も一般的に使用される単位は、1リットルあたりのモル数であり、SI単位では単位記号mol/Lまたはmol / dm ³で表す。濃度が1 mol/Lの溶液は1 モルと言われ、一般的に1 Mまたは1  M​​と示される。^{[1]モル濃度は、対象となる物質を角括弧で囲んで表されることが多い。たとえば、水素イオンのモル濃度は[H +} ]と表される。

モル濃度またはモル濃度は、最も一般的には溶液1リットルあたりの溶質のモル数で表されます。^[2]より広い用途では、溶液の単位体積あたりの溶質の物質量、または種が利用できる単位体積あたりの溶質の物質量として定義され、小文字で表されます。^[3]${\displaystyle c}$

${\displaystyle c={\frac {n}{V}}={\frac {N}{N_{\text{A}}\,V}}={\frac {C}{N_{\text{A}}}}.}$

ここで、は溶質のモル量、^[4]は溶液の体積（リットル）中に存在する構成粒子の数、はアボガドロ定数であり、2019年以降は正確に次のように定義される。${\displaystyle n}$ ${\displaystyle N}$${\displaystyle V}$${\displaystyle N_{\text{A}}}$6.022 140 76 × 10 ²³  mol ⁻¹。この比が数密度です。 ${\displaystyle {\frac {N}{V}}}$ ${\displaystyle C}$

熱力学では、ほとんどの溶液の体積は熱膨張により温度にわずかに左右されるため、モル濃度の使用は不便であることが多い。この問題は通常、温度補正係数を導入するか、モル濃度などの温度に依存しない濃度の尺度を使用することで解決される。^[4]

逆数はオストワルドの希釈の法則に現れる希釈度（体積）を表します。

分子または塩が溶液中で解離する場合、濃度は溶液中の元の化学式を指し、モル濃度は形式濃度または形式性（F _A）または分析濃度（c _A）と呼ばれることもあります。たとえば、炭酸ナトリウム溶液（Na ₂ CO ₃）の形式濃度がc（Na ₂ CO ₃）= 1 mol/Lの場合、モル濃度はc（Na ⁺）= 2 mol/L、c（CO2−3）＝１ｍｏｌ／Ｌである。なぜなら塩はこれらのイオンに解離するからである。^[5]

国際単位系(SI)では、モル濃度の一貫した単位はmol / m ³です。ただし、ほとんどの化学文献では伝統的にmol / dm ^{3が使用されています。これは}mol / Lと同じです。この伝統的な単位はモルと呼ばれることが多く、文字 M で表されます。例:

1 mol / m ³ = 10 ⁻³ mol / dm ³ = 10 ⁻³ mol / L = 10 ⁻³  M = 1 mM = 1 mmol/L。

SI接頭辞「メガ」（記号 M）も同じ記号です。ただし、接頭辞は単独では使用されないため、「M」は明確にモルを表します。「ミリモル」（mM）や「ナノモル」（nM）などの分数は、SI 接頭辞が前に付いた単位で構成されます。

数濃度 への変換は次のように表される 。${\displaystyle C_{i}}$

${\displaystyle C_{i}=c_{i}N_{\text{A}},}$

アボガドロ定数はどこですか？ ${\displaystyle N_{\text{A}}}$

質量濃度 への変換は次のように表される。 ${\displaystyle \rho_{i}}$

${\displaystyle \rho _{i}=c_{i}M_{i},}$

ここで、 は構成要素のモル質量です。 ${\displaystyle M_{i}}$${\displaystyle i}$

モル分率 への変換は次のように表される。 ${\displaystyle x_{i}}$

${\displaystyle x_{i}=c_{i}{\frac {\overline {M}}{\rho }},}$

ここで、は溶液の平均モル質量、は溶液の 密度です。${\displaystyle {\overline {M}}}$${\displaystyle \rho}$

総モル濃度、つまり混合物のすべての成分のモル濃度の合計を考慮すると、より単純な関係が得られます。

${\displaystyle x_{i}={\frac {c_{i}}{c}}={\frac {c_{i}}{\sum _{j}c_{j}}}.}$

質量分率 への変換は次のように表される。 ${\displaystyle w_{i}}$

${\displaystyle w_{i}=c_{i}{\frac {M_{i}}{\rho }}.}$

二成分混合物の場合、モル濃度 への変換は ${\displaystyle b_{2}}$

${\displaystyle b_{2}={\frac {c_{2}}{\rho -c_{1}M_{1}}},}$

ここで、溶媒は物質 1、溶質は物質 2 です。

複数の溶質を含む溶液の場合、変換は

${\displaystyle b_{i}={\frac {c_{i}}{\rho -\sum _{j\neq i}c_{j}M_{j}}}.}$

モル濃度の合計は、総モル濃度、つまり混合物の密度を混合物のモル質量で割った値、または別名混合物のモル体積の逆数になります。イオン溶液では、イオン強度は塩のモル濃度の合計に比例します。

これらの量の積の合計は 1 になります。

${\displaystyle \sum _{i}c_{i}{\overline {V_{i}}}=1.}$

モル濃度は主に熱膨張による溶液の体積の変化に依存します。温度の小さな範囲では、依存性は

${\displaystyle c_{i}={\frac {c_{i,T_{0}}}{1+\alpha \Delta T}},}$

ここで、は基準温度におけるモル濃度、は混合物の 熱膨張係数です。${\displaystyle c_{i,T_{0}}}$${\displaystyle \alpha }$

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