気体の一般的性質

molについて

mol=分子量にグラム(g)をつけた質量に相当する分子の集団

molってなんだよしねって人が多いと思うので、簡単に説明します。
原子ってありますよね、原子。物質を構成してる最小単位のヤツです。
その原子が6.02×10^23個集まった時の集団の呼び名を、1molって呼ぼう!(便宜上)って偉い人が決めました。(ちなみに6.02×10の23乗っていう数字はアボガドロ定数って呼ばれてます)
炭素を例に出すと、炭素の原子が6.02×10^23個集まった時の重量は、12.0gなのです。
この、ある原子が6.02×10^23【個】集まった時の重量のことを原子量と呼びます。
それぞれの原子の原子量は「周期表」に全て記載されています。(周期表は高校の化学の授業とかで1度は目にしたことがあるはず)

つまり、
1mol=6.02×10^23【個】=原子量【g】 なのです。
なので、炭素が1kgある場合のmol数は、1mol:0.012kg=X:1kg となり、83.333【mol】となります。

じゃあ水(H2O)の場合とかどうなんのよ?っていうと、
水は、H(水素)の原子量が1、O(酸素)の原子量が16なので合わせて、1×2+16=18gが分子量です。(原子が1つじゃない場合は、分子量と呼ぶことになってるらしい)

モル質量について

モル質量=1mol当たりの質量【g/mol】

これは簡単です。単位が【g/mol】なので、実際の質量をmolで割ってやればいいだけです。
問題的に言うと多分、メタン(CH4)のモル質量を求めよ。的な感じですね。(こんな簡単な問題は出ないけど)
この場合、12+4×1=16【g】が1molの時の質量なので、
= 16【g/mol】 が正解となります。

アボガドロの法則について

アボガドロの法則=すべての気体において、同じ温度、同じ圧力のもとで、同じ体積中に含まれる分子の数は同じである。
標準大気圧(0.1013MPa)および0℃の状態(これを標準状態という)において、 1molの気体はおよそ 22.4L (22.4 × 10-3 m3)の体積を占める。

噛み砕いて言うと、
要は、さっきの炭素の式の最後に、
1mol=6.02×10の23乗【個】=原子量【g】=22.4【L】ってことです。
ただし、これは標準状態の場合に限りますよって話。
※実際の問題では、圧力・温度の指定が無く、「標準状態」とだけ書かれてる場合が多いです。これの意味をよく理解しておいた方が良いです。

ボイル-シャルルの法則、理想気体の状態方程式
(1)ボイルの法則=「一定温度における気体の体積は、圧力に反比例して変化する。」

\[
PV=一定
\]

(2)シャルルの法則=「一定圧力における一定量の気体の体積は、絶対温度に比例して変化する」

\[
\frac{V}{T} = 一定
\]

(3)ボイル-シャルルの法則=「一定量の気体の体積は、圧力に反比例し、絶対温度に比例して変化する」

\[
\frac{PV}{T} = 一定
\]

(4)理想気体の状態方程式

\[
PV=nRT=\frac{m}{M}RT
\]

\[
P:圧力(Pa) \\
V:体積(m^{3})\\
T:温度(K) \\
m:質量(kg)\\
M:モル質量(kg/mol) \\
n:モル数 \\
R:気体定数(J/mol・K)
\]

molとかモル質量の考え方は基本中の基本中の基本です。
あと、試験では原子量を与えてくれない可能性が無きにもあらずなので、酸素(O)・窒素(N)・水素(H)・炭素(C)あたりの原子量は暗記しておきましょう。

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