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物質量

【物理量】物質量⇒#6@物理量;
物質量 n / mol

物質量の大綱となる物理量は、物質量です。

単位物質量あたりの質量 m 〔kg〕をモル質量 M 〔kg/mol〕といい、原子量 A_w 〔kg/mol〕、分子量 x 〔kg/mol〕、式量 F_W 〔kg/mol〕などがあります。化学エネルギー G 〔J〕

http://www.aist.…

状態方程式

圧力 p 〔Pa〕×体積 V 〔m³〕＝物質量 n 〔mol〕×気体定数 R 〔J/K・mol〕×温度 T 〔K〕

ギブス自由エネルギー G 〔J〕＝物質量 n 〔mol〕×ファラデー定数 F 〔C/mol〕×起電力 E 〔V〕

◆ファラデー電気分解の法則

電気量 Q 〔C〕＝ファラデー定数 F 〔C/mol〕×物質量 n 〔mol〕

反応速度 r 〔mol/s〕＝物質量 n 〔mol〕÷時間 t 〔s〕

【関連書籍】

(1) 実教出版. サイエンスビュー化学総合資料. 実教出版, 2005. .
(2) 佐野博敏、花房昭静. 総合図説化学. 第一学習社, 1995. .
(3) 数研出版編集部. 視覚でとらえるフォトサイエンス化学図録. 数研出版, 1998. .
(4) 藤嶋昭, 相澤益男, 井上徹著. 電気化学測定法. 技報堂出版, 1984. .

物質量を求める計算式

物質量の細目となる物理量

物質量を使うプロット

化学種の物質量

材料の物質量

表材料

id	材料	数値/mol	数値

物理は自然を測る学問。物理を使えば、いつでも、どこでも、みんな同じように測れます。その基本となるのが量と単位で、その比を数で表します。量にならない性状も、序列で表すことができます。

物理量は単位の倍数であり、数値と単位の積として表されます。

量と量との関係は、式で表すことができ、数式で示されます。単位が変わっても量は変わりません。自然科学では数式に単位をつけません。そのような数式では、数式の記号がそのまま物理量の量を表す方程式を量方程式と言います。

逆に数式の記号が数値を表す方程式を数値方程式と言います。数値方程式では、記号の単位を示す必要があります。

表 1 . 基礎物理定数
物理量		記号	数値	単位

真空の透磁率	permeability of vacuum	`μ` ₀	4`π` ×10^-2	NA^-2
真空中の光速度	speed of light in vacuum	`c` , `c` ₀	299792458	ms^-1
真空の誘電率	permittivity of vacuum	`ε` = 1/ `μ` ₀ `c` ²	8.854187817...×10^-12	Fm^-1
電気素量	elementary charge	`e`	1.602176634×10^-19	C
プランク定数	Planck constant	`h`	6.62607015×10^-34	J·s
アボガドロ定数	Avogadro constant	`N`_A	6.02214086×10²³	mol⁻¹
ファラデー定数	Faraday constant	$F$	9.64853399(24)×10⁴	C/mol
ボーア半径	Bohr radius	$a_{0}$	5.2917720859(36)×10^-11	m
ボルツマン定数	Boltzmann constant	$k_{B}$	1.380649×10^-23	J·K⁻¹
水の三重点	triple point of water	$T_{tp} (H_{2} O)$	273.15	K

物理量数式 01エネ化化学で使われる量・単位・記号 ^1

)

水

物理量のテーブルを参照しています。性状

量を単位と数の積であらわすことができたらラッキーです。客観的な数を誰でも測定できるからです。数を数字（文字）で表記したものが数値です。数値は測定誤差ばかりでなく丸め誤差も含まれます。

だから0.1と表現されれば、誰でも客観的な手段で、有効数字小数点以下１桁まで測定できることを意味します。

では、単位と数値を持たなければ量的な議論ができないのかと言えばそんなことはありません。

たとえば「イオン化傾向」というのがあります。酸化還元電位ととても関係がありまが同じではありません。酸化還元電位は単位と数の積で表現できます。でもイオン化傾向、それぞれに数はありません。

でもイオン化傾向が主観的なのかといえば、そうではなくかなり客観的なものです。数がわかっていなくても順位がわかっているという場合もあるのです。こういう特性を序列と読んだりします。イオン化傾向や摩擦帯電列は序列なのです。余談ですが、序列も最尤推定可能で、スピアマンの順位相関分析が有名です。

単位までとはいかなくても、その量の意味を表現することを次元と言います。イオン化傾向と酸化還元電位は同じ意味ではありませんが、イオン化傾向の序列になっている次元と酸化還元電位の単位の次元が同じということはできそうです。

議論の途中で次元を意識することは、考察の助けになります。そんなわけで仮に単位を定めてみることはとても大切です。

図 1 . 基本単位の標準

表 2 . 基本単位と物理量

量名	単位	定義

📏 長さ	m	メートル（記号はm）は長さのSI単位であり、真空中の光の速さ`c` を単位 m s^-1で表したときに、その数値を299 792 458と定めることによって定義される。ここで、秒はセシウム周波数∆νCsによって定義される
💪⚖ 質量	kg	キログラム（記号はkg）は、プランク定数 `h`を単位J s（kg m2 s−1 に等しい）で表したときに、その数値を6.626 070 15 × 10⁻³⁴ と定めることによって定義される。ここで、メートルおよび秒は光の速さc およびセシウム周波数∆νCs に関連して定義される。
⏱ 時間	s	秒は、セシウム 133 の原子の基底状態の二つの超微細構造準位の間の遷移に対応する放射の周期の9 192 631 770 倍の継続時間である
⚡ 電流	A	アンペア（記号は A）は、電流の SI 単位であり、電気素量 e を単位 C（A s に等しい）で表したときに、その数値を 1.602 176 634 × 10-19 と定めることによって定義される。ここで、秒は ∆νCs によって定義される。
🔥 🌡 温度	K	ボルツマン定数 `k`を単位J K^-1(kg m² s^-2 K^-1に等しい）で表わしたときに、その数値を1.380 649×10^-23と定めることによって定義される
🌟 光度	cd	カンデラ（記号はcd）は、所定の方向における光度のSI単位であり、周波数540 × 1012 Hzの単色放射の視感効果度Kcdを683 lm W -1と定めることにより定義される。
🧪 物質量	mol	モル（記号は mol）は、物質量のSI単位であり、1モルには、厳密に6.022 140 76 × 10²³ の要素粒子が含まれる。この数は、アボガドロ定数 `N`_A を単位 mol^–1 で表したときの数値であり、アボガドロ数と呼ばれる。系の物質量（記号は n）は、特定された要素粒子の数の尺度である。要素粒子は、原子、分子、イオン、電子、その他の粒子、あるいは、粒子の集合体のいずれであってもよい。


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山形大学データベースアメニティ研究所
〒992-8510 山形県米沢市城南4丁目3-16 ３号館（物質化学工学科棟） 3-3301
准教授伊藤智博
0238-26-3753
http://amenity.yz.yamagata-u.ac.jp/

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