水1モルはたったこれだけ?化学の壁「モル」を攻略!目に見えない粒子の正体と、魔法の計算流れ図

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

「化学を習い始めたけれど、モル(mol)が出てきた瞬間に頭が真っ白になった……」

そんな経験はありませんか?高校化学で最初にぶつかる大きな壁、それが「モル」です。目に見えないミクロな粒子の数を数えるこの単位は、多くの学生を悩ませる「化学の迷宮」の入り口でもあります。

でも、安心してください。モルは正体がわかれば、実はとっても便利な「橋渡し役」なのです。今回は、モルの具体的なイメージから、誰でも計算が得意になる魔法の図解まで、現役の理科教師がわかりやすく解説します!

1モルの正体は「巨大なセット」

「1モル(mol)」とは、粒子の数が6.0×10の23乗個(6022個!)集まった状態を指します。鉛筆1ダースが12本、卵1パックが10個というのと同じで、化学の世界ではあまりに小さな原子や分子を扱うために、この巨大なセット単位を使います。

では、実際に1モルがどれくらいの量なのか、目で見てみましょう。

これは国立科学博物館に展示されている「水1モル」の模型です。水分子が6.0×10の23乗個集まると、重さは18g。体積にすると、人差し指の節くらいの小さな立方体になります。「意外と少ないな」と感じるかもしれませんね。

しかし、これが「空気」になると話は別です。

どうでしょうか、かなり大きくなりましたね!気体の場合、1モルの体積は種類に関わらず、標準状態で22.4L(リットル)にもなります。液体と気体では、分子どうしの距離が全く違うことがこの「1モル」の比較からもよくわかりますね。ちなみに、鉛筆の芯に含まれる炭素の量は、約0.1モルだそうです。

迷子にならないための「モル計算の流れ図」

計算でつまずく原因は、「何から何を求めればいいのか」という道筋が見えなくなることにあります。そこで、僕が教えるときに愛用している「流れ図」をご紹介します。

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この図のポイントは、「すべての道はモルに通ず」ということです。 質量(g)を体積(L)に変えたいとき、直接変換するのは難しいですが、一度「モル」という駅を経由すれば、スムーズに計算が進みます。

実践!例題でコツをつかもう

【例題】気体の水(水蒸気)36gは、標準状態で何リットル(L)になるでしょうか?

この問題を先ほどの「流れ図」に当てはめて解いてみましょう!

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1. ステップ1:質量(g) → モル(mol) まず、与えられた36gの水をモルに直します。 水(H₂O)の分子量は、H(1)×2 + O(16) = 18ですね。 36g ÷ 18g/mol = 2モル となります。

2. ステップ2:モル(mol) → 体積(L) 次に、2モルの水蒸気が何リットルになるか計算します。 気体1モルは22.4Lなので、 2モル × 22.4L/mol = 44.8L

いかがでしょうか?「一度モルという単位に変換してから、目的地(Lや個数)へ向かう」というルールを守るだけで、複雑に見える計算もパズルのように解けてしまいます。

最初は慣れないかもしれませんが、この流れ図を片手に問題集を解いてみてください。「あ、こういうことか!」という快感が待っているはずです。困ったときはいつでもこの図に戻ってきてくださいね!

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