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ここの計算は、このあとの単元(酸塩基、酸化還元反応)でも使います。また、理系に進もうと考えているのであれば、絶対にできるようにならないといけません。
まず、「相対質量ってなんやねん」っていう話からします。僕たちが普段使ってる100gとか1kgとかは、絶対質量といわれる質量です。しかし、化学の世界では、原子とかイオンとかむちゃくちゃ目に見えないくらい小さくて軽いものを扱います。これを絶対質量で表すということは、0.0000...001gとかになって扱い辛いすぎるわけです。そこで、比の考え方を使えばいいという風に考えたわけです。
例えば、12Cの機械で測った絶対質量は、1.9926×10^-23gだそうです。また、1Hの質量は0.16735×10^-24だそうです。これをそのまんま絶対質量で計算すると地獄です。そこで12Cの質量を12という整数だと仮定をします。あくまで、相対的なので単位はないです。計算をすればわかりますが、0.16735×10^-24gという1Hの質量は、1.9926×10^-23gという12Cの質量の12分の1の質量です。このめんどくさい数字を相対質量を使えば、1Hの質量は12Cの質量の12分の1であることから、1という数字を使って表すことができるわけです。この相対質量では、実際にどれくらいの質量なのかはわかりませんが、12,1などの数字を見ただけで「炭素原子の質量は水素原子の質量の12倍なんだ」ということが簡単な計算で質量関係がわかります。これが利点です。ここまでわかりますか？
さっきは適当に12Cの相対質量を12としましたが、実はこれは国際的に決まっている数字です。これを元に考えた原子の相対質量のことを原子量といいます。例えば、基準の炭素原子は12だし、水素原子は1だし、酸素原子は16です。(本当は同位体まで考えるべきですが、ここに関しては質問の例題の計算には関係ないところなのでパスします。)分子についても、酸素原子が2つで酸素分子なので、炭素基準で酸素分子の相対質量は16×2といえます。これが分子量です。しかし、なかには分子からできていない物質もあります。これに関しては、組成式で考えてその原子量の和を考えます。例えば、NaClは分子からできていませんが、Naの原子量23とClの原子量35.5を足して式量にします。このとき、 NaとClじゃなくてNa+とCl-なのに、そんなことしていいのかと思うかもしれませんが、電子の質量ってむっちゃ軽い原子のその更に1000倍以上軽いので無視できます。分子からできていない物質が何かみたいなのは、前の結合の単元でやってるはずです。
次にアボガドロ定数の説明です。そもそも原子というのは小さいです。僕たちが普段、実験とかで物質を10gくらいとって実験していますが、さっきも言ったように、原子ひとつひとつはとても軽いので、10gにしようと思えばとてつもない量の原子の個数が集まっていると考えられます。いちいち計算するときに60000....0000個の原子と3000....000個の原子が反応して...とするのは大変です。そこで、たくさん集めてそれを1塊としてみてやろうと考えました。それが、6.0×10^23個を1molとする考え方です。なんで、6.0×10^23個なのかというと、ちょうどCを6.0×10^23個集めたら12gになって、相対質量の12と一致するから便利だからですが、わからなければとりあえず、「たくさん集めれば、僕たちが扱いやすいくらいの重さになってくれるから、それを一塊として考えよう。その一塊が、6.0×10^23個でこれを1molとしたんだ」とだけ押さえてください。
いい忘れましたが、この6.0×10^23という値をアボガドロ定数といいます。
長々と説明しましたが、わかりますか？なるべく簡潔にしていますが、どうしても長くなってしまいます。すみません。わからないところがあれば、スルーせずに聞いてくださいね。
次で、モル質量の考え方をおさえて、質量されている例題の解説をして、おしまいです。
めっちゃ分かりやすいです。
本当に助かります︎︎︎︎︎☺︎
貴重な時間を使わせてしまってすみません!!
ありがとうございます。
解説
物質量の問題を解く上でのポイント
→言葉の定義を理解する。慣れるまでは比を使う！
(1)ナトリウムイオン6.02×10^24個は何molか。
ナトリウムイオンと書いてますが、電子は軽すぎるので無視できます。よって、ナトリウムで考えてもOK。
ナトリウム6.02×10^24個をx(mol)とします。定義から1molで6.02×10^23個です。
よって1(mol):6.02×10^23個=x(mol):6.02×10^24個
これを解いてx=10
(2)水0.5molに含まれる水分子の数
水0.5molでx個だとして
水1molで6.02×10^23個の分子なので
0.5:x=1:6.02×10^23
x=3.01×10^23個
(3)二酸化炭素分子1.5molに含まれる酸素原子の数。
分子に含まれる原子の数を聞かれたら慣れるまでは図を書きます。
1個目[O-C-O]
2個目[O-C-O]
3個目[O-C-O]
...
(6.02×10^23)×1.5個=1.5mol目[O-C-O]
見てもらえばわかるように、二酸化炭素分子は1.5molでも分子1つあたりに酸素原子は2つあるので、数でいうとその2倍、つまり3molあることになります。
酸素原子1mol=6.0×10^23個なので、
1(mol):6.02×10^23個=3(mol):x個
よってx=1.81×10^24個になります。
モル質量は、この例題にはのっていませんでしたね。まあ、ここまでやったのでやりますね。
原子量12の炭素をアボガドロ数個、つまり1mol集めたら12gになります。これは、原子量と質量が揃うようにアボガドロ数を調整したからです。当然、分子量2の水素分子だと、1mol集めたら2gになります。
つまり、原子量や分子量の値にgをつけたら、それはその原子や分子の1molの質量だということです。
例を出すと、水の分子量18にgをつけた18gが水1molの質量だということです。
モル質量というのは、物質1molあたりの質量のことです。だから、水のモル質量は？と聞かれたら、水1molは何g？と同じことです。
あと、知っておかないといけないことは一つで、「気体のみ」に成り立つ次のことです。
どんな気体であろうとも標準状態で
1mol=22.4Lが成り立つ。
本当に詳しく解説してくださって
ありがとうございました(*´ω｀*)
御丁寧に説明してくださって
本当にありがとうございます꒡̈⃝
とっても分かりやすいです。
ここまで分かります!!