3.8: 化合物の質量とモルの概念

共有結合化合物の分子量

化学式は物質の元素構成を表すものです。 共有結合化合物の場合、その物質の１つの分子を構成する原子の数と種類を式で表します。したがって、式の質量は分子の質量と呼ぶのが正しい場合があります。 共有結合化合物であるクロロホルム（ CHCl₃ ）の分子式は、 1 つの分子の中に 1 つの炭素原子、 1 つの水素原子、および 3 つの塩素原子が含まれていることを示しています。 クロロホルム分子の平均分子質量は、これらの原子の平均原子質量の合計と等しくなります。

イオン化合物の分子量

イオン化合物は、個別の陽イオンと陰イオンが、電気的に中性のバルク物質になるような比率で結合しています。 イオン化合物の式質量は、共有結合化合物の式質量と同じ方法で計算されます。つまり、化合物の式に含まれるすべての原子の平均原子質量を合計します。 ただし、イオン化合物の式は個別の分子の組成を表すものではないため、正しくは「分子質量」と呼べない場合があります。

たとえば、一般的な食卓塩または塩化ナトリウム（ NaCl ）は、ナトリウムイオン（ Na⁺ ）と塩化物イオン（ Cl ⁻）を 1 ： 1 の比率で混合したイオン化合物です。 この化合物の分子量は、その構成元素の平均原子質量を加えて算出されます。

イオン化合物の分子量を計算する際には、ナトリウムイオンおよび塩化物イオンの質量ではなく、中性のナトリウムおよび塩素原子の平均質量が使用されます。 ナトリウムイオンの質量はナトリウム原子よりもわずかに小さくなるが（電子が１個ないので）、この差は、塩化物イオンの質量が塩素原子よりもわずかに大きい（余分な電子があるため）という事実によって相殺されます。 さらに、電子の質量は一般的な原子の質量に対して無視できるほど小さいです。

質量パーセント組成

化合物の元素構成はその化学的性質を定義し、化学式はこの元素構成を最も簡潔に表したものです。 化合物内中の各元素の質量に対する割合を、その元素の質量パーセントと呼びます。 パーセント組成は、各元素の質量を化合物の総質量で割って算出し、パーセントに換算します。

パーセント組成は、既知の式のさまざまな化合物に含まれる、特定の元素の相対的な存在量を評価するのに役立ちます。 対象となる化合物の分子式または経験式がわかっている限り、パーセント組成は化合物の元素の原子質量またはモル質量から導出できます。  

例えば、硝酸（ HNO₃ ） 1 分子には、重さが 14.01 amu の窒素原子 1 個、1.008 amu の水素原子 1 個、および重さが 3 × 16.00 amu の酸素原子 3 個、 48.00 amu 含まれています。 従って硝酸の公式の質量は (14.01 amu + 1.008 amu + 48.00 amu) = 63.02 amu であり、パーセントの組成は :

このテキストは 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 3.1 ： Formula Mass and the Mole Concept and Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 3.2 ： Determining Empirical and Molecular Formulas から引用しています。