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、M
他の量からの導出
c = n / V
寸法L−3北{\displaystyle {\mathsf {L}}^{-3}{\mathsf {N}}}

モル濃度（物質量濃度またはモル濃度とも呼ばれる）は、溶液1リットルあたりの溶質のモル数です。[ 1 ]具体的には、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量で表した尺度です。化学において、モル濃度の最も一般的な単位は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 (1000 mol/ m 3 )で表されます。モル濃度は、多くの場合、対象の物質を角括弧で囲んで表されます。たとえば、ヒドロニウムイオンのモル濃度は[H 3 O + ]と表されます。

意味

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 ]c{\displaystyle c}

c＝nV＝北北あV＝C北あ。{\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であり、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。n{\displaystyle n}北{\displaystyle N}V{\displaystyle V}北あ{\displaystyle N_{\text{A}}}6.022 140 76 × 10 23  mol −1 . この比が数密度です。 北/V{\displaystyle {N}/{V}}C{\displaystyle C}

熱力学において、モル濃度の使用はしばしば不便である。なぜなら、ほとんどの溶液の体積は熱膨張により温度にわずかに依存するためである。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指標を用い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。

形式性または分析的な集中

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。例えば、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）＝1 mol/Lとなるのは、塩がこれらのイオンに解離するためである。[ 5 ]

ユニット

単位の同等性については明確な合意が得られていますが、

1モル/ m 3 = 10 −3モル/ dm 3 = 10 −3モル/ L = 10 −3  M = 1 mM = 1 mmol/L、

ユニット名と略語に関するガイダンスはさまざまです。

[A]量濃度... [a]物質量濃度、物質濃度（臨床化学）、古い文献ではモル濃度とも呼ばれます。...一般的な単位は、1立方デシメートルあたりのモル数（mol dm −3）または1リットルあたりのモル数（mol L −1）で、Mと表記されることもあります。

— IUPAC、「ゴールドブック」第5版

古い文献では、この量はしばしばモル濃度と呼ばれていましたが、モル濃度と混同する危険性があるため、この用法は避けるべきです。濃度を表す一般的な単位は、mol L −1（またはmol dm −3）、mmol L −1、mmol L −1などであり、M、mM、μMなど（発音はmolar、millimolar、micromolar）と表記されることが多いです。

— IUPAC、「グリーンブック」第3版

モル濃度という用語と記号Mも、もはや使われていません。これらも時代遅れです。代わりに、Bの物質量濃度と、mol/dm 3、kmol/m 3、mol/Lなどの単位を使用してください。（例えば、0.1 mol/dm 3の溶液は、しばしば0.1モル溶液と呼ばれ、0.1 M溶液と表記されていました。この溶液のモル濃度は0.1 Mと言われていました。）

— NIST、SIガイド、第8章

SI単位の接頭辞「メガ」（記号M）も同じ記号で表されます。ただし、接頭辞は単独では使用されないため、「M」は明確にモル濃度を表します。「ミリモル」（mM）や「ナノモル」（nM）などの分数は、SI単位の接頭辞に続く単位で構成されます。

名前 略語 集中
（モル/リットル） （モル/m 3）
ミリモル ミリ 10 −310 0 =1
マイクロモル μM 10 −610 −3
ナノモル nM 10 −910 −6
ピコモル 午後 10 −1210 −9
フェムトモル fM 10 −1510 −12
アトモル 午前 10 −1810 −15
ゼプトモラー zM 10 −2110 −18
ヨクトモル yM 10 −24（10 Lあたり6粒子） 10 −21
ロントモラー rM 10 −2710 −24
ケクトモル qM 10 −3010 −27

数値集中

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

C私＝c私北あ、{\displaystyle C_{i}=c_{i}N_{\text{A}},}

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

質量濃度

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

ρ私＝c私M私、{\displaystyle \rho _{i}=c_{i}M_{i},}

ここで、は構成物質のモル質量です。 M私{\displaystyle M_{i}}私{\displaystyle i}

モル分率

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

×私＝c私M¯ρ、{\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。M¯{\displaystyle {\overline {M}}}ρ{\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。

×私＝c私c＝c私∑jcj。{\displaystyle x_{i}={\frac {c_{i}}{c}}={\frac {c_{i}}{\sum _{j}c_{j}}}.}}

質量分率

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

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

モル濃度

二成分混合物の場合、モル濃度 への変換は b2{\displaystyle b_{2}}

b2=c2ρ−c1M1,{\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

bi=ciρ−∑j≠icjMj.{\displaystyle b_{i}={\frac {c_{i}}{\rho -\sum _{j\neq i}c_{j}M_{j}}}.}

プロパティ

モル濃度の合計 – 正規化関係

モル濃度の合計は、総モル濃度、すなわち混合物の密度を混合物のモル質量で割った値、あるいは混合物のモル容積の逆数で表されます。イオン性溶液では、イオン強度は塩のモル濃度の合計に比例します。

モル濃度と部分モル容積の積の合計

これらの量の積の合計は 1 になります。

∑iciVi¯=1.{\displaystyle \sum _{i}c_{i}{\overline {V_{i}}}=1.}

ボリュームへの依存

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

ci=ci,T01+αΔT,{\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。ci,T0{\displaystyle c_{i,T_{0}}}α{\displaystyle \alpha }

例

  • 11.6gのNaClを100gの水に溶解します。最終質量濃度ρ (NaCl)は
    ρ (NaCl) = ⁠11.6グラム/11.6グラム + 100グラム⁠ = 0.104 g/g = 10.4 %。

    このような溶液の体積は104.3mL（体積は直接観測可能）であり、密度は1.07（111.6g/104.3mL）と計算される。

    したがって、溶液中のNaClのモル濃度は

    c (NaCl) = ⁠11.6グラム/58グラム/モル⁠ / 104.3 mL = 0.00192 mol/mL = 1.92 mol/L。
    ここで、58 g/mol はNaCl のモル質量です。
  • 化学における典型的な作業は、2 mol/Lの塩化ナトリウム水溶液100 mL（= 0.1 L）を調製することです。必要な塩の質量は
    m (NaCl) = 2 mol/L × 0.1 L × 58 g/mol = 11.6 g。
    溶液を作るには、11.6 g の NaCl をメスフラスコに入れ、水に溶かし、さらに水を加えて総量が 100 mL になるようにします。
  • 水の密度は約1000 g/Lで、モル質量は18.02 g/mol（1/18.02 = 0.055 mol/g）です。したがって、水のモル濃度は
    c (H 2 O) = ⁠1000グラム/リットル/18.02 g/モル⁠ ≈ 55.5 モル/L。
    同様に、固体水素（モル質量 = 2.02 g/mol） の濃度は
    c (H 2 ) = ⁠88グラム/リットル/2.02 g/モル⁠ = 43.7 モル/L。
    純粋な四酸化オスミウム（モル質量 = 254.23 g/mol） の濃度は
    c (OsO 4 ) = ⁠5.1 kg/L/254.23 g/モル⁠ = 20.1 モル/L。
  • 大腸菌などの細菌中の典型的なタンパク質は約60コピーあり、細菌の体積は約10 −15  Lである。したがって、数濃度Cは
    C = 60 / (10 −15 L) = 6 × 1016 L −1。
    モル濃度は
    c = ⁠C/該当なし⁠ = ⁠6 × 1016リットル−1/6 × 1023モル−1⁠ = 10 -7 mol/L = 100 nmol/L。
  • 血液検査の基準範囲（モル濃度順）

参照

参考文献

  1. ^ 「Dictionary.com | 英語の単語の意味と定義」Dictionary.com。2025年5月15日閲覧。
  2. ^ Tro, Nivaldo J. (2014年1月6日).入門化学必修書（第5版）. ボストン. p. 457. ISBN 9780321919052. OCLC  857356651 .{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  3. ^ IUPAC ,化学用語集、第5版（「ゴールドブック」）（2025年）。オンライン版：（2006年以降）「量濃度、c」。doi： 10.1351/ goldbook.A00295
  4. ^ a bカウフマン、マイロン（2002年）『熱力学の原理』CRCプレス、p.213、ISBN 0-8247-0692-7。
  5. ^ Harvey, David (2020-06-15). 「2.2: 濃度」 . Chemistry LibreTexts . 2021年12月15日閲覧。
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