溶液の濃度と調製(質量パーセント濃度・密度とモル濃度の単位換算)

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溶液の濃度と調製(質量パーセント濃度・密度とモル濃度の単位換算) 溶解 溶質(固体・液体・気体)が溶媒(液体)中に拡散して均一液体(溶液)になる現象. \食塩(溶質)が水(溶媒)に溶解して\食塩水(溶液)になる.質量パーセント濃度[\%]} 溶液[g]}中の溶質[g]}の割合[\%]質量パーセント濃度[\%]}={溶質\ [g}]{溶液\ [g}]100={溶質\ [g}]{溶質\ [g}]}+溶媒\ [g}]100}$ 例として,\ 水180g}に食塩20g}を溶かした食塩水の質量パーセント濃度を求めてみる. 溶液(食塩水)は180g}+20g}=200g}\ であり,\ そのうちの20g}が溶質(食塩)である. よって,\ 質量パーセント濃度={20}{200}100=0.1100=10\ \% ちなみに比でやると,\ 200g}:100\%=20\ {モル濃度\溶液[L}]}中の溶質の物質量\溶質の物質量\ 溶液の体積\  溶液の調製(1mol/Lの塩化ナトリウム{NaCl}水溶液の作り方})  1molの{NaCl}をビーカー内で適量の水に溶かす.  1Lのメスフラスコに移し,\ 標線まで水を加えて栓をしてからよく振る. 1mol/L}\ は,\ 溶}媒}1L}中に溶質1mol}\ {ではない!}{溶}液}1L中に溶質1mol}\ を意味している. よって,\ 1L}の水(溶媒)に1mol}の{NaCl}(溶質)を溶かしても1mol/L}の溶液を作ることはできない. 溶解の前後で体積が変化してしまうからである. ゆえに,\ 先に1mol}の{NaCl}を全て溶かした後,\ 溶媒(水)を加えてちょうど1L}にする}のである. 液体の体積を正確に測定するにはメスフラスコが必須である. メスシリンダーは正確さに欠けるので,\ 調製には使われない. 0.20mol/Lの{NaOH}水溶液75mLには{NaOH}が何g含まれるか. ${NaOH}=40$ 18.4mol/Lの濃硫酸を水で薄めて,\ 0.20mol/Lの希硫酸500mLを調製したい. 濃硫酸何mLを水で薄めればよいか. モル濃度}必要な純粋硫酸の物質量}は  必要な濃硫酸は  化学反応の量的計算では,\ 質量パーセント濃度よりもモル濃度の方が便利である. 溶液の体積を調べるだけで,\ 溶液中に含まれる溶質の物質量が直ちに分かるからである. モル濃度に体積を掛けると直ちに物質量がわかるから,\ それを質量に変換すればよい. もちろん,\ すべて比で求められる.\ 0.20mol/L}は,\ 1L}あたり0.20molを意味している. 通常硫酸というと,\ {溶質の硫酸分子({H₂SO₄})と溶媒の水(H₂O)の混合物(水溶液)}を指す. 希硫酸(水溶液)の調製では,\ {溶質である硫酸分子({H₂SO₄})が必要量あればよい.} それさえあれば,\ 後は必要なだけ水を加えて500mL}に調製できるからである. まず,\ 硫酸分子の必要量を求めると,\ 0.10mol}であることがわかる. 後は18.4mol/L}の濃硫酸何mL}分に0.10mol}の硫酸分子が含まれるか}を考えればよい. つまり,\ 1L}:18.4mol}=x[L]}:0.10mol}\ を計算すればよい.\ 最後単位をmL}に換算する. 質量パーセント濃度98.0\%, 密度1.84g/cm$³$の硫酸(分子量98.0)のモル濃度を求めよ. 質量パーセント濃度・密度とモル濃度の単位換算}体積の単位を[L]に変換する.    \ 比例計算により, [g]を[mol]に変換する.       \ [g}/L]${\xrightarrow{比}$  このうち98\%が硫酸であるから $18400.98$ g/L 密度[g/cm³]からモル濃度[mol/L}]に単位換算するのが目標である. g}とcm³の両方を一気に変換するのは難しいので,\ {1つずつ二段階で変換}する. まず,\ cm³をL}に変換する.\ 1.84g/cm³は,\ 1cm³あたり1.84g}を意味する. よって1000倍すると,\ 1000cm}${³}$あたり1840gであることがわかる. さらに,\ 1L}=1000cm³より,\ 1L}あたり1840gとなる.\ つまり,\ 1840g/L}\ である. ここで,\ 1840g}は水溶液(硫酸分子+水)の質量である.\ {硫酸分子はこのうちの98\%分}である. よって,\ 1840{98}{100}により,\ 硫酸分子の質量[g]}が求まる.\ これは計算しないほうがよい. 後はこの質量[g]}を[mol]}に変換すればよい.\ つまり,\ 1mol}:98g}=xmol}:18400.98g}\ である. 1L}中に18400.98g}で,\ 1L}中に何mol}かを求めるから,\ 要は18400.98g}をmol}にするだけ. 上で計算しないでおけば,\ 最後にうまく約分できて綺麗に値が求まる. このように,\ 途中で計算してしまわず,\ {式をすべて合体させた後でまとめて計算する}方がよい.
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