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モル（記号mol）は測定単位であり、国際単位系（SI）における物質量の基本単位です。1モルは正確に の集合体です。6.022 140 76 × 10 23 個の基本実体[ 1 ]は、原子、分子、イオン、イオン対、またはその他の粒子である可能性があります。この実体の数は602,214,076,000,000,000,000,000 に等しく、約 602垓、つまり 602 億に 1 兆を掛けた数です。1 モルの粒子の数はアボガドロ数(記号N 0 ) であり、アボガドロ定数(記号N A )の数値はmol −1の単位を持ちます。[ 1 ]モル、アボガドロ数、およびアボガドロ定数の関係は、次の式で表すことができます。[ 1 ]モルの現在のSI値は、 12グラムの12Cに含まれる原子の数に相当する物質量としてモルを定義したものです[ 1 ]。これにより、化合物のモル質量（グラム/モル）は、ダルトンで表される化合物の平均分子量または式量と数値的に等しくなります。2019年のSIの改訂により、数値的な等価性は近似値に過ぎなくなりましたが、高い精度で仮定することは可能です。
概念的には、モルは、同一の物体の集合を議論する際に用いられるダースなどの便利な単位に似ています。実験室規模の物体は膨大な数の微小な原子から構成されているため、研究に役立つためには、その単位に含まれる実体の数は膨大でなければなりません。
モルは、化学反応の反応物と生成物の量を表す便利な方法として、化学において広く用いられています。例えば、化学式2 H 2 + O 2 → 2 H 2 Oは、反応する分子状水素(H 2 ) 2モルと分子状酸素(O 2 ) 1モルごとに、水 (H 2 O) 2モルが生成されることを意味します。溶液の濃度は、一般的にモル濃度で表されます。モル濃度は、溶液の単位体積あたりの溶解物質の量として定義され、通常使用される単位はモル/リットル(mol/L) です。
概念的には、モルは「ペア」や「ダズン」といった言葉に似ています。これらの言葉は、同一の物体の集合、つまり物体自体の集合または集合体を表し、2や12といった数字を表すものではありません。モルの特異で厄介な点は、集合に含まれる物体の数（アボガドロ数で表される）が理解しにくいことです。単位として有用であるためには、モルは通常の化学実験室で操作できる数の原子（またはその他の基本要素）を含む試料中の量を表さなければなりません。原子は非常に小さいため、操作できるほど大きな集合体を作るには、数兆個ではなく数兆兆個の原子が必要になります。[ 2 ]
1モルの試料中の実体の数（記号N ）は、無次元量であるアボガドロ数（記号N 0）に等しい。[ 1 ]アボガドロ定数（記号N A ）は、アボガドロ数に単位モルの逆数（mol −1）を掛けたもので与えられる。すなわち、 N A = N 0 /molである。[ 3 ]比n = N / N Aは、物質の量（単位モル）の尺度である。[ 3 ] [ 4 ]アボガドロ定数は、単結晶試料中の28 Si 原子 の数を測定することによって決定された。[ 5 ]
物質の性質に応じて、基本単位は原子、分子、イオン、イオン対、または陽子などの亜原子粒子となる場合があります。例えば、10モルの水（化合物）と10モルの水銀（元素）は、体積と質量は異なりますが、それぞれ同数の粒子を含んでおり、水分子1個に対して水銀原子1個が含まれています。
モルは、特定の数（アボガドロ数）の基本要素に対応する量です。[ 6 ]通常、数えられる要素は化学的に同一で、個々に区別されます。たとえば、溶液には、互いに多かれ少なかれ独立した一定数の溶解分子が含まれている場合があります。しかし、固体中の構成要素は格子状に固定され結合していますが、化学的同一性を失うことなく分離できる場合があります。したがって、固体は、そのような要素の一定数のモルで構成されています。ダイヤモンドのように、結晶全体が実質的に単一の分子である場合、モルは分子の数ではなく、結合した原子の数を表すために使用されます。したがって、一般的な化学的慣習は物質の構成要素の定義に適用されますが、他の場合には正確な定義が指定される場合があります。物質のモル質量は、その相対原子（または分子）質量にモル質量定数を掛けたものに等しく、これはほぼ正確に1 g/molです。
化学者と同様に、化学技術者もモルという単位を広く使用しますが、工業用途には別の単位倍数の方が適している場合があります。たとえば、体積のSI単位は立方メートルであり、化学実験室で一般的に使用されるリットルよりもはるかに大きな単位です。 工業規模のプロセスで物質の量をキロモル（1000モル）で表す場合、モル濃度の数値は同じままです。化学技術者はかつてキログラムモル（表記kg-mol ）を使用しており、これは 12 kg の12 Cに含まれる実体の数として定義され、実験データを扱う際にはモルをグラムモル（表記g-mol ）と呼ぶことがよくありました。グラムモルは 12 g の12 Cに含まれる実体の数として定義されます。[ 7 ]
20世紀後半の化学工学の実践では、キロモル（kmol）が使われるようになりました。キロモルは、数値的にはキログラムモルと同一でしたが（2019年のSI単位系改訂でアボガドロ定数の値が固定され、モルがグラムモルとほぼ等しくなったものの、厳密には等しくなくなったため）、その名称と記号はメートル法の標準倍数に関するSI単位系の慣例を採用しています。つまり、kmolは1000 モルを意味します。これは、gの代わりにkgを使用することと同じです。kmolの使用は「大きさの便宜」のためだけでなく、化学工学システムのモデリングに使用される方程式の整合性を保つためにも重要です。例えば、流量kg/sをkmol/sに変換するには、kg/kmol単位のモル質量（これはg/molに相当します）で割るだけで済みます。）基本SI単位であるmol/sを使用する場合を除き、1000を掛けずにそのまま使用できます。そうでない場合は、モル質量をkg/molに変換する必要があります。
帝国単位系（または米国慣用単位系）での変換を避けるための便宜上、一部のエンジニアはポンドモル（lb-molまたはlbmolと表記）を採用しました。これは、12 lbの12 Cに含まれる粒子の数として定義されます。1 lb-molは、 453.592 37 g - mol、[ 7 ]これは国際アボワールデュポワポンドのグラム数と同じ数値です。
植物用の温室や生育室の照明は、マイクロモル/平方メートル/秒で表されることがあり、1 mol 光子 ≈6.02 × 10 23光子。[ 8 ]廃止された単位アインシュタインは、1 モルの光子のエネルギーとして、また単に 1 モルの光子として、さまざまな定義がなされています。
モルから派生した特別な名称を持つ唯一のSI組立単位はカタルであり、これは触媒活性1秒あたり1モルと定義される。他のSI単位と同様に、モルも10のべき乗を掛けるメートル法の接頭辞を付加することで変更することができる。
1フェムトモルは正確に602,214,076分子。アトモルやそれより小さい量は、整数個の実体には対応しません。約 0.6 個の分子に相当するヨクトモルは、ヨクト接頭辞が正式に導入された年に科学雑誌に登場しました。[ 9 ]
モルの歴史は、分子量の単位やアボガドロ定数の歴史と密接に結びついている。
標準原子量表の最初のものは、ジョン・ドルトン（1766～1844）によって1805年に発表されました。この表は、水素の相対原子量を1とする体系に基づいています。これらの相対原子量は、化学反応と化合物の化学量論的比率に基づいており、このことが表の普及に大きく貢献しました。当時、原子論は広く受け入れられていたわけではなかったため、化学者が原子論を信奉する必要はなく、表を実用的に利用することができました。このことが、原子論の支持者が提唱した原子量と、反対者が提唱し、相対原子量と整数倍の差が生じることもあった当量との間で、19世紀の大部分にわたって混乱が生じる原因となりました。
イェンス・ヤコブ・ベルセリウス（1779–1848）は、相対原子質量の決定精度を飛躍的に向上させる上で重要な役割を果たした。彼はまた、他の質量の基準として酸素を使用した最初の化学者でもあった。酸素は、水素とは異なり、他のほとんどの元素、特に金属と化合物を形成するため、有用な基準である。しかし、彼は酸素の原子質量を100に固定することを選んだが、これは普及しなかった。[ 10 ]
シャルル・フレデリック・ゲルハルト（1816～1856）、アンリ・ヴィクトル・レニョー（1810～1878）、スタニスラオ・カンニッツァーロ（1826～1910）はベルセリウスの研究を発展させ、化合物の未知の化学量論に関する多くの問題を解決し、原子量の使用はカールスルーエ会議（1860）の頃には大きな合意を得ていた。慣習は水素の原子量を1と定義することに戻ったが、当時の測定精度（相対不確かさ約1%）では、これは後の酸素＝16という標準と数値的に等価であった。しかし、分析化学の進歩と、より正確な原子量測定の必要性が高まるにつれて、酸素を主要な原子量標準とすることの化学的利便性はますます明らかになってきた。
モルという名称は、1897年に化学者ヴィルヘルム・オストヴァルトが1894年にドイツ語のMolekül（分子）から作ったドイツ語の単位Molを翻訳したものである。 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]関連する等価質量の概念は、少なくとも1世紀前には使用されていた。[ 14 ]
化学では、プルーストの定比例の法則（1794年）以来、化学系における各成分の質量を知るだけでは、その系を定義するには不十分であることが知られています。物質の量は、質量をプルーストの「定比例」で割ったものとして表すことができ、質量の測定だけでは得られない情報を含んでいます。ドルトンの分圧の法則（1803年）が示すように、物質の量を測定するために質量の測定は必ずしも必要ではありません（ただし、実際には通常行われます）。物質の量と他の物理量の間には多くの物理的関係があり、最も注目すべきものは理想気体の法則です（この関係は1857年に初めて実証されました）。「モル」という用語は、これらの束一的性質を説明する教科書で初めて使用されました。[ 15 ]
質量分析法の発展により、天然酸素の代わりに酸素16が標準物質として採用されるようになった。 [ 16 ]
酸素16の定義は、1960年代に炭素12に基づく定義に置き換えられました。国際度量衡局は、モルを「0.012キログラムの炭素12に含まれる原子と同じ数の基本要素を含む系の物質量」と定義しました。したがって、この定義によれば、純粋な12C 1モルの質量は正確に12グラムでした。[ 17 ] [ 6 ] 4つの異なる定義は、1%以内の誤差で同等でした。
原子質量を測定するためによく用いられる単位であるダルトンは、炭素12原子の質量のちょうど1/12であるため、このモルの定義は、化合物または元素1モルの質量（グラム）が、その物質の1分子または1原子の平均質量（ダルトン）と数値的に等しく、1グラムのダルトン数が1モルに含まれる基本粒子の数に等しいことを意味していました。核子（すなわち陽子または中性子）の質量は約1ダルトンであり、原子核内の核子がその質量の圧倒的大部分を占めているため、この定義は、物質1モルの質量がその物質の1原子または1分子に含まれる核子の数とほぼ等しいことも意味していました。
グラムの定義はダルトンの定義と数学的に結びついていなかったため、1モルあたりの分子数N A (アボガドロ定数) は実験的に決定する必要がありました。2010年にCODATAが採用した実験値はN A =6.022 141 29 (27) × 10 23 mol −1。 [ 18 ] 2011年に測定が改良され、6.022 140 78 (18) × 10 23 mol −1 . [ 19 ]
モルは1971年に第14回CGPMによって7番目のSI基本単位に制定された。 [ 20 ]
2019年のSI単位系の改訂以前は、モルは炭素12（最も一般的な炭素同位体）12グラムに含まれる原子と同じ数の基本要素を含む系の物質量として定義されていました。[ 21 ]グラム分子という用語は以前 は1モルの分子を意味し、グラム原子は1モルの原子を意味していました。[ 17 ]例えば、1モルのMgBr2は1グラム分子のMgBr2ですが、3グラム原子のMgBr2です。[ 22 ] [ 23 ]
2011年、国際度量衡総会（CGPM）の第24回会合において、時期未定ながらSI基本単位の定義を改訂する可能性のある計画が合意された。
2018年11月16日、フランスのヴェルサイユで開催されたCGPMで60カ国以上の科学者が集まった会議の後、すべてのSI基本単位が物理定数によって定義されました。これは、モルを含む各SI単位が、いかなる物理的対象によっても定義されるのではなく、本質的に正確な物理定数によって定義されることを意味します。 [ 4 ]
このような変更は2019年5月20日に正式に発効しました。このような変更に伴い、物質の「1モル」は「正確に6.022 140 76 × 10 23個のその物質の基本粒子。[ 24 ] [ 25 ]
1971年に国際単位系に採用されて以来、メートルや秒のような単位としてのモルの概念に対する批判が生じている。
10月23日（米国では10/23と表記）は、モルの日として認識されている。これは化学者の間でモルを称える非公式の祝日である。この日付はアボガドロ数に由来しており、約100万分の1である。6.022 × 10 23。午前 6 時 2 分に始まり 、午後 6 時 2 分に終わります。 あるいは、一部の化学者は、定数の 6.02 または 6.022 の部分を参照し、6 月 2 日 ( 06/02 )、6 月 22 日 ( 6/22 )、または 2 月 6 日 ( 06.02 ) を祝います。[ 31 ] [ 32 ]
6.02 は 2 月 6 日に相当するため、同校はこの日を「モルの日」として採用しました。
