化学物質濃度：式、単位、モル濃度 - 化学 - 2025

化学的濃度は、溶液中の溶質の相対量の数値的尺度です。この測定は、溶質と溶媒または溶液の量または体積の比率を濃度の単位で表します。「濃度」という用語は、存在する溶質の量に関連しています。溶液は、溶質が多いほど濃縮されます。

これらの単位は、溶液または化学物質の成分の質量および/または体積の大きさが考慮される場合、物理的である可能性があります。溶質の濃度がモルまたは同等物で表現され、アボガドロの数を参照する場合。

Leiem、Wikimedia Commons提供

したがって、分子量または原子量、およびアボガドロ数を使用することにより、特定の溶質の濃度を表すときに物理単位を化学単位に変換することが可能です。したがって、すべての単位を同じソリューションに変換できます。

希釈および濃縮溶液

濃度が非常に希釈されているか、濃縮されているかをどのように確認できますか？一見したところ、その官能的または化学的特性のいずれかの発現によって; つまり、感覚が感じるもの、または測定できるものです。

上の画像は、ある濃度の重クロム酸カリウム（K ₂ Cr ₂ O ₇）の希釈液で、オレンジ色を示しています。左から右に、濃度が希釈されて溶媒が追加されるにつれて、色の強度がどのように減少するかを確認できます。

この希釈により、このようにして、濃縮されたものから希釈された濃度を得ることが可能になる。色（およびオレンジ色のコアにあるその他の「隠された」特性）は、物理単位または化学単位のいずれかで、濃度と同じように変化します。

しかし、濃度の化学単位は何ですか？それらの中には、溶液のモル濃度またはモル濃度があり、これは、溶質のモルをリットル単位の溶液の総容量で関連付ける。

溶質のモルを指しますが、正確に1キログラムである溶媒または溶媒の標準化された量に含まれる、モル濃度またはモル濃度とも呼ばれます。

この溶媒は純粋であるか、溶液に複数の溶媒が含まれている場合、モル濃度は溶媒混合物1キログラムあたりの溶質のモル数になります。

そして、化学濃度の3番目の単位は、溶液の1リットルあたりの溶質の化学当量の数を表す、溶液の正常性または正常濃度です。

正規性が表される単位はリットル当量（Eq / L）であり、医学では、ヒト血清中の電解質の濃度はリットル当りのミリ当量（mEq / L）で表されます。

濃度を表現する方法

溶液の濃度は3つの主な方法で表すことができますが、それ自体は非常に多様な用語と単位を持っていますが、この値の尺度を表現するために使用できます：質的記述、量的表記、および用語による分類溶解度。

使用している言語とコンテキストに応じて、混合物の濃度を表す3つの方法のいずれかを選択します。

定性的な説明

主に非公式で非技術的な言語で使用され、混合物の濃度の定性的な説明は形容詞の形で表現され、一般的な方法で溶液の濃度レベルを示します。

したがって、定性的説明による最小濃度レベルは「希釈」溶液の濃度レベルであり、最大濃度は「濃縮」溶液の濃度レベルです。

溶液の総体積の関数として、溶液の溶質の割合が非常に低い場合は、希釈溶液について説明します。溶液を希釈したい場合は、溶媒を追加するか、溶質を減らす方法を見つけます。

ここで、溶液の総量の関数として溶質の比率が高い濃縮溶液について説明します。溶液を濃縮するには、溶質を追加するか、溶媒の量を減らします。

この意味で、この分類は、数学的測定値が不足しているだけでなく、その経験的品質のために定性的記述と呼ばれます（科学的テストを必要とせず、視覚的特徴、匂い、味に起因する可能性があります）。

溶解度による分類

濃度の溶解度は、温度、圧力、溶解または懸濁している物質などの条件に応じて、溶液が持つ最大溶質容量を示します。

溶液は、測定時の溶質のレベルによって、不飽和溶液、飽和溶液、過飽和溶液の3種類に分類できます。

-不飽和溶液は、溶液が溶解できるよりも少ない量の溶質を含むものです。この場合、溶液は最大濃度に達していません。

-飽和溶液は、可能な最大量の溶質が特定の温度で溶媒に溶解している溶液です。この場合、両方の物質間に平衡があり、溶液はそれ以上の溶質を受け入れることができません（沈殿するため）。

-過飽和溶液は、平衡条件下で溶液が受け入れるよりも多くの溶質を持っています。これは、飽和溶液を加熱し、通常よりも多くの溶質を追加することによって行われます。一度冷めると、溶質は自動的に沈殿しませんが、不安定なため、この外乱はこの影響を引き起こす可能性があります。

定量表記

技術的または科学的分野で使用されるソリューションを研究する場合、質量および/または体積の正確な値に従って濃度を表す、単位で測定および表現される精度が必要です。

これが、溶液の濃度を定量表記で表すために使用される一連の単位があり、物理単位と化学単位に分けられ、順番に独自の区分があるためです。

物理濃度の単位は、「相対濃度」の単位であり、パーセンテージで表されます。パーセント濃度を表す方法には、質量パーセント、体積パーセント、および質量体積パーセントの3つがあります。

代わりに、化学濃度の単位は、モル量、グラム当量、100万分の1、および溶液に対する溶質の他の特性に基づいています。

これらの単位は、濃度を測定するときの精度が高いため最も一般的であり、このため、通常、化学溶液で作業するときに知りたい単位です。

濃度単位

前のセクションで説明したように、溶液の濃度を定量的に特徴付ける場合、計算はこの目的のために既存の単位によって管理されるべきです。

同様に、濃度単位は、相対濃度の単位、希釈濃度の単位、モルに基づくもの、および追加の濃度単位に分けられます。

相対濃度単位

相対濃度は、前のセクションで指定したように、パーセンテージで表されたものです。これらの単位は、質量-質量パーセント、体積-体積パーセント、および質量-体積パーセントに分割され、次のように計算されます。

-％質量=溶質の質量（g）/全溶液の質量（g）x 100

-％体積=溶質の体積（ml）/総溶液の体積（ml）x 100

-％質量/体積=溶質の質量（g）/全溶液の容量（ml）x 100

この場合、溶液全体の質量または体積を計算するには、溶質の質量または体積に溶媒の質量または体積を追加する必要があります。

希薄濃度の単位

希薄濃度の単位は、希薄溶液内の痕跡の形であるこれらの非常に低い濃度を表すために使用されるものです。これらのユニットの最も一般的な用途は、空気を汚染する物質など、あるガスが別のガスに溶解した痕跡を見つけることです。

これらの単位は、100万分の1（ppm）、10億分の1（ppb）、1兆分の1（ppt）の形式でリストされ、次のように表されます。

-ppm =溶質1 mg /溶液1 L

-ppb = 1μg溶質/ 1 L溶液

-ppt = 1 ng溶質/ 1 L溶液

これらの式では、mgはミリグラム（0.001 g）、μgはマイクログラム（0.000001 g）、ngはナノグラム（0.000000001 g）に相当します。これらの単位は、ボリューム/ボリュームで表すこともできます。

モルの関数としての濃度単位

モルに基づく濃度単位は、モル分率、モル百分率、モル濃度およびモル濃度の濃度単位です（後者の2つは、記事の最後で詳しく説明しています）。

物質のモル分率は、分子または原子全体の関数としての、そのすべての構成分子（または原子）の割合です。次のように計算されます。

X _A =物質Aのモル数/溶液中の総モル数

X _A + X _B + X _C …の合計が1に等しくなければならないことを考慮して、この手順は溶液中の他の物質に対して繰り返されます。

モルパーセンテージは、パーセンテージに関してのみ、X _Aと同様に機能します。

Aのモルパーセント= X _A x 100％

最後のセクションでは、モル濃度とモル濃度について詳しく説明します。

形式性と正常性

最後に、現在使用されていない集中の2つの単位があります。形式と正規性です。

溶液の形式は、総溶液1リットルあたりの重量式グラム数を表します。次のように表されます。

F =いいえ。PFG/ Lソリューション

この式では、PFGは物質の各原子の重量に等しく、グラムで表されます。

代わりに、正規性は、以下で表されるように、溶液のリットルで割った溶質相当物の数を表します。

N =溶質の等価グラム/ L溶液

前記式において、溶質の等価グラムモル数Hにより算出することができる⁺、OH ^-分子の種類に応じて、又は他の方法。

モルラティ

溶質のモル濃度またはモル濃度は、1リットル（L）の溶液に含まれる溶質のモル（n）を表す、または関連付ける化学濃度の単位です。

モル濃度は大文字のMで指定され、溶質のモル数（n）を決定するために、溶質のグラム数（g）が溶質の分子量（MW）で除算されます。

同様に、溶質の分子量MWは、化学元素の原子量（PA）または原子質量の合計から得られます。溶質を形成するために結合する割合を考慮します。したがって、異なる溶質には独自のPMがあります（ただし、常にそうであるとは限りません）。

これらの定義は、対応する計算を実行するために使用される次の式にまとめられています。

モル濃度：M = n（溶質のモル）/ V（溶液のリットル）

モル数：n =溶質のg /溶質のMW

演習1

250 mLの水に溶解した45 gのCa（OH）₂で調製した溶液のモル濃度を計算します。

最初に計算するのは、Ca（OH）₂（水酸化カルシウム）の分子量です。その化学式によれば、化合物はカルシウムカチオンと2つのヒドロキシルアニオンで構成されています。ここでは、種に追加または追加された電子の重量は無視できるため、原子量が取得されます。

出典：GabrielBolívar

溶質のモル数は次のようになります。

n = 45 g /（74 g / mol）

n = 0.61モルのCa（OH）₂

0.61モルの溶質が得られますが、これらのモルは250 mLの溶液に溶解していることに注意してください。モル濃度の定義はリットルまたは1000 mLのモル数であるため、上記の溶液1000 mLのモル数を計算するには、3の単純なルールを作成する必要があります。

250 mLの溶液に=> 0.61モルの溶質がある場合

1000 mLの溶液=> xモルはいくつありますか？

x =（0.61 mol）（1000 mL）/ 250 mL

X = 2.44 M（mol / L）

別の方法

モルを取得して式を適用するもう1つの方法では、250 mLをリットルにして、3つのルールを適用する必要があります。

1000 mlの場合=>は1リットル

250 ml => x何リットルですか？

x =（250 mL）（1 L）/ 1000 mL

x = 0.25 L

次に、モル濃度の式に代入します。

M =（0.61 molの溶質）/（0.25 Lの溶液）

M = 2.44 mol / L

演習2

HCl溶液が2.5 Mになるとはどういう意味ですか？

ＨＣｌ溶液は２．５モルであり、すなわち、１リットルの溶液は２．５モルの塩酸を溶解した。

正常

正規性または同等の濃度は、大文字のNで指定される溶液の化学濃度の単位です。この濃度の単位は、溶質の反応性を示し、溶質の当量（Eq）をリットルで表した溶液の体積で割った数に等しくなります。

N = Eq / L

当量の数（Eq）は、溶質のグラム数を当量（PEq）で割ったものに等しい。

Eq = g溶質/ PEq

当量、またはグラム当量とも呼ばれるは、溶質の分子量を取得し、方程式で要約する目的でデルタゼータ（ΔZ）と呼ばれる等価係数で割ることによって計算されます。

PEq = PM /ΔZ

計算

正規性の計算では、等価係数またはΔZに非常に特殊な変化が生じます。これは、溶質または反応種が関与する化学反応のタイプにも依存します。この変動のいくつかのケースを以下に挙げることができます：

それは酸または塩基、ΔZまたは同等の因子で-When、水素イオンの数に等しくなる（H ⁺） またはOHヒドロキシル^-溶質が有します。たとえば、硫酸（H ₂ SO ₄）には2つの酸性プロトンがあるため、2つの当量があります。

-酸化還元反応に関して言えば、特定のケースに応じて、ΔZは酸化または還元プロセスに関与する電子の数に対応します。ここでは、化学方程式のバランスと反応の仕様が作用します。

-また、この等価係数またはΔZは、沈殿として分類された反応で沈殿するイオンの数に対応します。

演習1

1.3 Lの溶液に含まれる185 gのNa ₂ SO ₄の標準度を求めます。

この溶液中の溶質の分子量が最初に計算されます：

出典：GabrielBolívar

2番目のステップは、等価係数またはΔZを計算することです。この場合、硫酸ナトリウムは塩であるため、カチオンまたは金属Na ⁺の原子価または電荷^が考慮され、塩または溶質の化学式の下付き文字である2が乗算されます。

Na ₂ SO ₄ => ∆Z =バレンシアカチオンx下付き

ΔZ= 1 x 2

等価重量を取得するために、それぞれの方程式に代入されます。

PEq =（142.039 g / mol）/（2 Eq / mol）

PEq = 71.02 g / Eq

次に、同等の数の計算に進むことができます。もう一度、別の簡単な計算を使用します。

方程式=（185 g）/（71.02 g /方程式）

同等の数= 2.605 Eq

最後に、必要なすべてのデータを使用して、その定義に従って代入することで正規性が計算されます。

N = 2.605 Eq / 1.3 L

N = 2.0 N

モラリティ

モル濃度は小文字のmで示され、溶媒1キログラム中に存在する溶質のモル数に等しくなります。モル濃度とも呼ばれ、次の式を使用して計算されます。

m =溶質のモル/溶媒のKg

モル濃度は、溶液1リットルに含まれる溶質のモル数の比率を確立しますが、モル濃度は、溶媒1キログラムに存在する溶質のモル数を関連付けます。

溶液が複数の溶媒で調製される場合、モル濃度は溶媒混合物1キログラムあたり同じモルの溶質を表します。

演習1

150 gのスクロース（C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁）を300 gの水と混合して調製した溶液のモル濃度を決定します。

スクロースの分子量を最初に決定して、この溶液中の溶質のモルを計算します：

出典：GabrielBolívar

ショ糖のモル数が計算されます：

n =（150gショ糖）/（342.109 g / mol）

n = 0.438モルのスクロース

溶剤のグラムは、最終的な処方を適用するためにキログラムに変換されます。

次に置き換える：

m = 0.438モルのスクロース/ 0.3キログラムの水

m = 1.46 mol C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ / Kg H ₂ O

現在、モル濃度の最終的な表現については議論がありますが、この結果は次のようにも表現できます。

1.26 m C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁または1.26モラル

溶質と溶媒の質量は、温度や圧力の影響によるわずかな変動や見かけ上の変化を受けないため、モル濃度で溶液の濃度を表すことが有利であると見なされることがあります。気体の溶質を含む溶液で発生します。

さらに、特定の溶質と呼ばれるこの濃度の単位は、溶液内の他の溶質の存在によって変化しないことが指摘されています。

化学物質濃度に関する推奨事項と重要事項

溶液の体積は常に溶媒の体積よりも大きい

ソリューションの演習が解決されると、ソリューションのボリュームを溶媒のボリュームであるかのように解釈するエラーが発生します。たとえば、1グラムの粉末チョコレートを1リットルの水に溶かすと、溶液の容量は1リットルの水と等しくなりません。

何故なの？溶質は常に溶媒分子間の空間を占めるからです。溶媒が溶質に対して高い親和性を持っている場合、溶解後の体積変化は無視できるか無視できます。

ただし、そうでない場合、さらには溶質の量が多い場合は、体積の変化を考慮する必要があります。このようにして：Vsolvent + Vsolute = Vsolution。希薄溶液または溶質の量が少ない場合にのみ有効ですVsolvent = Vsolution。

特に液体溶質を扱う場合、このエラーに注意してください。たとえば、粉末チョコレートを溶かす代わりに蜂蜜をアルコールに溶かすと、追加する蜂蜜の量が溶液の総量に顕著な影響を与えます。

したがって、これらの場合、溶質の体積を溶媒の体積に追加する必要があります。

モルラティの効用

-濃縮溶液のモル濃度を知ることにより、単純な式M1V1 = M2V2を使用して希釈計算を行うことができます。ここで、M1は溶液の初期モル濃度に対応し、M2は溶液から調製される溶液のモル濃度M1と。

-ソリューションのモル濃度を知ることで、その正規性は次の式を使用して簡単に計算できます。正規性=同等の数x M

式は記憶されませんが、単位または定義は

ただし、濃度計算に関連するすべての方程式を覚えようとすると、メモリが失敗することがあります。このため、各概念を非常に明確に定義しておくと非常に便利です。

定義から始めて、単位は、決定されることに対応するものを表す変換係数を使用して記述されます。

たとえば、モル濃度があり、それを通常に変換したい場合は、次の手順に従います。

（mol / Kg溶剤）x（kg / 1000g）（g溶剤/ mL）（mL溶剤/ mL溶液）（1000mL / L）（Eq / mol）

（g溶剤/ mL）は溶剤の密度であることに注意してください。用語（mL溶媒/ mL溶液）は、実際に溶媒に対応する溶液の量を示します。多くの演習では、この最後の項は、完全な真実ではありませんが、実際的な理由で1に等しくなります。

参考文献

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