メスフラスコに上から一滴が落ち、首の溶液はゆっくりとピンクの標線まで上がってはまた下がる。まるで標線合わせをしているかのようで、丸い胴では撹拌の泡が回っている。右では遠心機のローターが試験管四本とともに回り、下では目印が目盛りを 1 リットルあたり 1 モルまで進む。
単位シート
SI 外 · 分析化学 第 1/1 葉 · 改訂 2026-09モル毎リットル
SI 外の単位 · 量：物質量濃度 c · 1 M = 1000 mol/m³
熱いまま標線まで合わせた溶液は、冷めると記録より濃くなる
検査技師が苛性ソーダ 40 グラムを溶かすと、フラスコは手の中ではっきりと温かくなる。アルカリが出す熱は、フラスコにすでにある水の量によって溶液を 10〜20 度も温める。急いですぐに標線まで合わせると、溶液はまだ熱く膨張していて、冷めると標線の下まで縮む。こうして記録には「ちょうど 1 リットルあたり 1 モル」とあるのに、フラスコには少し多く入っていることになる。
モル毎リットルが便利なのは、グラムではなく粒子を数えるからだ。どんな物質でも 1 モル毎リットルの溶液 1 リットルには同じ数の分子、6022 垓個が入っている。だから反応は単純な体積比で計算できる。まさにこの性質が、モル濃度を滴定、血液検査、あらゆる実験レシピの作業単位にした。
だがリットルは体積であり、液体の体積は温度で変わる。だからどのメスフラスコにも「20 °C」と刻まれている。この温度でだけ、標線は書かれたとおりの意味を持つ。モル濃度はフラスコが置かれた部屋によって変わる量であることがわかり、精密な仕事では分母がキログラムの質量モル濃度に置き換えられる。
立体のラテン大文字 M、ピリオドなし、数とは空白で区切る：0.1 M。厳密な書き方はモル毎リットル、mol/L または mol/dm³ で、SI ではモル毎立方メートル。物質は必ず添える：c(NaCl) = 0.154 mol/L。物質のない濃度には意味がないからだ。
モル濃度 M は溶液 1 リットルあたりのモル数、質量モル濃度 b は溶媒 1 キログラムあたりのモル数を数える。前者は溶液が膨張するので温度に左右され、後者は左右されない。薄い水溶液ではほぼ一致するが、濃い酸では数十パーセントもずれる。さらに、硫酸の規定度 N はモル濃度の 2 倍である。
01 · 定義
秤量 · フラスコ · 標線 · 温度物質量濃度は、溶けた物質の物質量を溶液の体積で割ったものだ。1 モル毎リットルとは、できあがった溶液 1 リットルごとにその物質の粒子が 1 モル、つまり約 6.022·10²³ 個含まれることを意味する。
このような溶液は天びんとメスフラスコでつくる。モル質量に必要なモル数を掛けた量を量り取ってフラスコに移し、溶かしてから首の標線まで水を加える。大事なのは分母が水ではなく溶液の体積であることだ。水 1 リットルに試料を加えると 1 リットルを超えるので、水は前もって量らず、標線まで加える。
フラスコは 20 度で校正されている。別の温度で標線まで合わせると、20 度での体積が変わる。温かい溶液は冷えて縮み、濃度は記録より高くなる。冷たい溶液は温まって膨張し、薄くなる。水溶液の補正は 10 度あたり 0.数パーセントで、滴定にとってはすでに大きい。
希釈ではモル数が保たれる。ピペットで取った物質はそのまま新しいフラスコに入る。だから濃度と体積の積は希釈の前後で等しく、検量線用の一連の溶液は一つの原液から簡単な算数でつくれる。
左は天びんの上の試料、中央はメスフラスコ、右は希釈のためにピペットが溶液の一部を移す 2 本目のフラスコ。溶液の色は吸収の法則に従って濃度とともに濃くなり、首の琥珀色の破線は溶液が 20 度になったときのメニスカスの位置を示す。水が溶かせる量より物質が多ければ、底に黄色い結晶が現れる。
できあがった溶液をとり、部屋の温度だけを変えてみる。青い線はモル濃度で、溶液が膨張すると下がる。ピンクの破線は質量モル濃度で、温度にまったく左右されない。琥珀色の点はあなたの温度、縦線は校正の 20 度である。
02 · 換算
単位 · 希釈 · 遠心機グラムからモルへ、モルから試験管へ
一つめのタブは、選んだ物質の濃度をミリモル、グラム毎リットル、1 ミリリットルあたりの粒子数に換算する。二つめは希釈系列に必要な原液の量を計算し、三つめはこの溶液を入れた試験管が遠心機で受ける加速度を示す。
覚え方：グラム毎リットルはモル濃度×モル質量。遠心機の加速度は回転数の 2 乗で増える — 回転数を 2 倍にすれば力は 4 倍。
結晶水和物のモル質量には水が含まれる。硫酸銅五水和物は 1 モルあたり約 250 グラム、無水硫酸銅は 160 グラムしかない。式を取り違えると、技師は濃度を 1.5 倍も誤る。
| 量 | 値 | 注記 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
飲料水に許される鉛の痕跡と水そのものとは 9 桁も離れているが、どれも同じ一つの単位で書かれる。目盛りの上端は興味深い。純水 1 リットルは 55.5 モルの水であり、1 リットルあたり 18 モルの濃硫酸はほとんど純物質だ。水は 1 リットルあたり約 2 モルしかなく、酸の 9 分の 1 にすぎない。
04 · 測定器
メスフラスコ · ビュレット · 遠心機 · 分光光度計ガラス、しずく、ローター、光線
細い首のおかげで、1 ミリの高さが体積のわずかな部分にしか当たらない。250 ミリリットルのフラスコでは、クラス A の許容差は 0.15 ミリリットルだ。メニスカスの下端を、厳密に水平に見ながら標線に合わせる。
ビュレットから、モル濃度のわかった溶液を指示薬の色が変わるまで一滴ずつ加える。使った体積にそのモル濃度を掛ければ、試料中のモル数が出る — こうして一つの溶液のモル濃度が別の溶液を測る。
沈殿は遠心力で溶液から分けられ、手順書はそれを回転数ではなく g で表した加速度で示す。ローターの半径にも左右されるからだ。ここでモル濃度と毎分回転数が出会う。同じ懸濁液でも遠心機が違えば必要な回転数も違う。
溶液の吸光度は、濃すぎない限りモル濃度に比例する。だから希釈系列で校正した装置は、濃度を光から直接読み取る。ブロック 01 のフラスコで色が濃くなるのと同じ法則である。
05 · 表記の規則
物質は括弧内 · ラテン文字の M · 精密な仕事では温度何の濃度か — 必ず書く
モル濃度は、括弧内の物質の化学式とともに、立体のラテン文字 M またはモル毎リットルの単位で書く。精密な仕事では、溶液を標線まで合わせたときの温度も添える。
一つめの誤りは物質を書いていないので、数をグラムにも規定度にも換算できない。二つめは検索エンジンやデータベースが認識しないキリル文字の М を書いている。三つめは「毎リットル」を二度言っている。四つめは硫酸がプロトンを 2 個出し、規定度がモル濃度の 2 倍であることを忘れている。五つめは大文字を小文字に変え、モル濃度を質量モル濃度にしてしまう。六つめは分母に溶液 1 リットルではなく溶媒 1 リットルを置いている。
06 · 隣り合う単位
mol/kg · N · mol/m³モル濃度は三つの隣人のあいだに住んでいる。温度を恐れない質量モル濃度、分子ではなく反応する粒子を数える規定度、そして同じ量が数値で 1000 倍になる SI 単位である。
溶媒 1 キログラムあたりの物質量。秤量は温度に左右されないので、熱化学や凝固点降下法はまさにこれを使う。
1 リットルあたりの当量のモル数。IUPAC はとうに推奨していないが、昔ながらの標準液の瓶にはまだ生きていて、モル濃度と取り違えやすい。
遠心機は回転を加速度に変え、沈降の手順書はそれを g で示す。毎分回転数のパスポートには、ローターの回転数を確かめるストロボスコープもいる。
07 · 歴史の部
アーカイブ · モルはどのように数になったかアボガドロの仮説から正確な数へ
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「1 リットルあたり 1 モル」という書き方には、まったく違う二つのものが同居している。モルは 2019 年から正確な粒子数で定義されていて非の打ちどころがないが、フラスコの 1 リットルはガラスと標線と、測ったときの温度に頼っている。モル濃度の不確かさはすべて分母にある。試料の純度に、フラスコのクラスに、そして溶液が冷めるまで待てたかどうかに。
だから分析装置を検査するための標準液は体積ではなく質量で調製され、証明書は濃度をモル毎キログラムで示す。モル濃度は日々の分析の作業単位であり続ける。フラスコと温度計が同じ 20 度を示している限り、便利でわかりやすく、正直な単位だ。