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化学の講義録＋大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・一般教育部・野島 高彦)

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医療工学科の化学講義(8)化学反応式とモル

医療工2013

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キーワード

mol，アボガドロ定数，化学反応式，原子量，式量，質量保存則，生成物，反応物，標準状態，物質量，モル質量，モル体積，分子量

講義内容の要約

  • 小さな粒子をひとまとめにして扱うときに使うSI基本単位がmolで，量の種類は物質量．
  • 1 molの定義は12 gちょうどの12Cに含まれるC原子の数．
  • 粒子の個数と物質量を結ぶのがアボガドロ定数NA = 6.02×1023 mol-1で，コレは実測値．
  • 1 molの質量がモル質量．
  • モル質量の数値部分が原子量，分子量，あるいは式量．
  • 化学式を組み合わせて化学反応をあらわすのが化学反応式
  • 反応する前の材料が反応物，反応で生じる物質が生成物．
  • 化学反応式の係数つりあわせには未定係数法が便利．
  • 種類を問わず1 molの気体は標準状態(0 ℃，1013 hPa)で22.4 Lの体積を占める→標準状態における気体のモル体積は22.4 L mol-1．
  • 化学反応式から反応の前後における物質の量的関係がわかる→何個か何モルか何リットルか何グラムか．
  • 化学反応の前後で原子の種類と数は変わらない→化学反応は原子と原子の組み合わせが変わるだけ．


該当する教科書のページ

第5章「化学反応式とモル」，49ページから64ページ．

はじめて学ぶ化学

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初歩的参考書

モルがまったくダメな人にはこういう入門書もあります↓

マンガ 化学式に強くなる―さようなら、「モル」アレルギー (ブルーバックス)

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講義内容に関連したトピック

日本国の国家予算をモルで考えると

1 molの1円玉があったら何ができるでしょうか? 国家予算との比を計算してみました．
2013年度の日本国国家予算(一般会計)は92兆6115億円(9.26×109円)です．

6.02×1023円をこの金額で割ってみます．
(6.02×1023)/(9.26×109) = 6.50×109
65億倍になります．6.02×1023個の1円玉があれば，我が国の一般会計を65億年間維持することができるのです．
次に地球スケールで考えてみました．
地球上の海水の質量は1.35×1024 gと見積もられています．コレを6.02×1023 gで割ってみましょう．
(1.35×1024 g)/(6.02×1023 g) = 2.24
地球上の海水の4割強の重さになります．

アボガドロ定数の精密測定

物理量に依存していない唯一のSI単位「キログラム」が再定義されようとしています．フランスに保管されている「キログラム原器」に依存するのをやめて，原子の個数と質量とから計算する方法を採用しようとしているのです．そのためにはアボガドロ定数を精密に測定する技術が必要です．ここには日本の研究機関も大きく貢献しています．

確認問題

体積と質量と密度とモル質量とアボガドロ定数の関係がわかってないとパニックに陥る計算問題．


コメント

●モルがわかりました．●モル好きになっちゃったかもです．●6.02×1023のイメージが少しだけイメージがついた．●簡単だった．●係数の数合わせは今後も使いたいと思います．●前回の授業が大学チックだっただけに今日は高校に戻ったような気がした(笑)●受験を思い出しましたー●高校の化学を思い出した●高校のときよりもよく理解できました．今日しっかりと復習しておきたいと思います．●このへんと濃度が一番苦手っす．●濃度計算はホンと苦手です．必ず予習してきます．●やっぱりLとmLがわからなかった．しっかり復習したい．●意外に覚えてませんでした．●計算って大変ですね．●挫折●ひさしぶりだからか計算びびりますね．●計算問題が苦手なんでがんばります．●モル蒸発熱とか難しそうで怖いなと思った．●日本の技術すげ−!!って思った．●1 kgの定義って難しいんですね．●1円玉1 molほしいです●ちょっと忙しく疲れると感じるが毎日が楽しく充実感があるものですね．●化学を学ぶことで世界が見える!●窓際は冷房が強く寒いです．席もひどいし咳もひどい．●モルモルしていてたのしかったです．先生 進撃みてるんですね! やっぱり好きなのは兵長ですか?笑●進撃の巨人11巻は8月発売予定ですよ!!●私も進撃見てますミカサが好きです．密度計算初めてできました．

●有効数字わからないですー
●有効数字の処理について若干不安．しっかり復習するべきだと思った．

●NAはどうやって数えるんですか?

高純度の結晶をつくる→密度を求める→結晶格子の間隔を精密測定する→結晶内の粒子の個数がわかる

●フランスのあの1 kgはだれがそう定めたのですか?

昔のフランスの人．もともとは1 Lの水の重さを1 kgにしたんだけど，イロイロあってキログラム原器をつくることになった．

●先生は1日何ツイートしてますか?

興味ない．

●molはmoℓ，g mol-1はg/molではだめですか

だめではない．「/」を使うときの注意は先月の講義で解説した．そいつを守ればおk．
ここで説明→ 有効数字の計算と物理量の表しかたと端数の処理

●先生は「文系(笑)」と思うことはありますか?僕は昨日「-296 ℃」という商品名を見て思いました．また「理系(笑)」と思うことはありますか? 僕は自分のツイート見て思います．

どうでもいい．平気で3桁とか6桁とかの計算ミスをやったり有効数字の取り扱いがわかんなかったりエネルギーと圧力と力の区別がついてなかったり微積分もできないっていう「理系」の学生が増えてきたので今じゃ理系も文系もないですよまったく．医療系の学生が血液型性格判断を話題にしているとかね，もうね，以下略．

出席者数推移

(1)89→(2)88→(3)88→(4)86→(5)79→(6)82→(7)78→(8)77

次回予告と予習

「濃度の表し方」を学びます．教科書の66ページから78ページを読み，例題を解いておくこと．また，計算問題の予習プリントに取り組んで来ること．

はじめて学ぶ化学

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