mol/Lからwt%へ変換できますか?例題を使ってわかりやすく解説

濃度には色々な表記があります。本記事は、その中のmol/Lとwt%の2つの表記と、それらの換算方法に焦点を当てて書かれた記事です。いくつかの例題を通して、実際の単位換算方法を学習することができます。本記事を理解して実践すると、容易にmol/Lとwt%の換算ができるようになります。

物質量(mol)と質量(g)、体積(L)の関係性については、以下の記事で詳しく解説しています。興味のある方は、そちらも参照してみてください。

物質量molを質量、体積に変換できますか?単位換算の方法について、例題で解説

本記事は、物質量を質量や体積に換算する方法に焦点を当てた記事です。具体的には物質量から質量(g)、体積(L)の求め方について解説しています。本記事を理解すると、物質量の扱い方に関して、理解が深まります。また、物質量から他の単位への換算が容易にできるようになります。

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mol/Lとは何か?

mol/Lとは、モル濃度のことです。

分子のmol(モル)は物質量、分母のL(リットル)は体積です。つまり、目的物が1Lあたりどのくらいの物質量が含まれているかを表す単位です。中和滴定など物質量が反応に関与するときなど、よく使われます。

例題① 水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度の算出

【例題】
水酸化ナトリウムが80gある。これを水に溶かして、全量を2.0Lにした溶液のモル濃度は？ただし、原子量をNa=23, O=16, H=1とする。

【解答】
水酸化ナトリウムの化学式はNaOHなので、1molあたりの重量は、
23 + 16 + 1 = 40(g/mol)

水酸化ナトリウムが80gあるので、
80(g) / 40(g/mol) = 2.0(mol)
つまり、水酸化ナトリウム80gは2.0mol分に相当します。

よって、求める濃度は
2.0(mol) / 2.0(L) = 1.0(mol/L)

例題② 食塩水のモル濃度の算出

【例題】
食塩234gを5.0Lの水に溶かした。この溶液のモル濃度は？
ただし、原子量をNa=23、Cl=35.5とする。

【解答】
食塩の化学式はNaClなので、1molあたりの重量は
23 + 35.5 = 58.5(g/mol)

食塩が234gあるので、
234(g) / 58.5(g/mol) = 4.0(mol)
つまり、食塩234gは4.0mol分に相当します。

よって、求める濃度は
4.0(mol) / 5.0(L) = 0.80(mol/L)

wt%とは何か？

wt%とは、重量パーセント濃度のことです。
wtは重量weightの略で、%は百分率を表しています。
つまり、溶質の重量が全体の重量に対して
どのくらいあるかを百分率で表した数値です。

ポイントは重量で計算しているところです。

例題③ 食塩水のwt%の算出

【例題】
食塩水100gがあり、その中には食塩が10g溶けている。
この溶液中の食塩のwt%は？

【解答】
食塩が食塩水全体の何wt%であるかを求めるので、
10(g) / 100(g) × 100 = 10(wt%)

例題④ 砂糖水のwt%の算出

【例題】
砂糖が20gある。これを水480gに加える。
この溶液中の砂糖のwt%は？

【解答】
砂糖が溶液全体の何wt%であるかを求めるので、
20(g) / 500(g) × 100 = 4.0(wt%)

mol/Lからwt%への換算方法

mol/Lからwt%に換算するためには、

①molをgに換算
②Lをgに換算

する必要があります。

①については、
溶質の式量を求めて、モル濃度(mol/L)×式量(g/mol)をすればOKです。
掛け算をすることで、molが消えます。

②については、
溶液の密度(g/cm³)が必要です。
モル濃度の分母の体積はLですが、これは1000cm³と同義です。
つまり、モル濃度(mol/L)=(mol/1000cm³)と変換できるので、
モル濃度を溶液の密度(g/cm³)で割れば、cm³が消えます。

上記①、②の計算をまとめると、下式のようになります。

重量パーセント濃度(wt%) =
モル濃度(mol/L) × 溶質の式量(g/mol) / 溶液の密度(g/cm³) × 100 / 1000

×100は百分率に変換するため
/1000は1Lを1000cm³に変換するため

例題⑤ 水酸化ナトリウム水溶液のmol/Lからwt%への換算

【例題】
1.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(密度 1.04g/cm³)をwt%で表すと？
ただし、原子量をNa=23、O=16、H=1とする。

【解答】
水酸化ナトリウムはNaOHで40(g/mol)なので、
1(mol/L) × 40(g/mol) = 40(g/L)

溶液の密度が1.04(g/cm³)なので、
40(g/L) = 40/1040(g/g) = 0.0384…(g/g)

wt%に換算すると、
0.0384…(g/g) × 100 ≒ 3.8(wt%)

例題⑥ 硫酸のmol/Lからwt%への換算

【例題】
0.5mol/Lの硫酸(密度 1.03g/cm³)をwt%で表すと？
ただし、原子量をS=32、O=16、H=1とする。

【解答】
硫酸の化学式はH₂SO₄で98(g/mol)なので、
0.5(mol/L) × 98(g/mol) = 49(g/L)

溶液の密度が1.03(g/cm³)なので、
49(g/L) = 49/1030(g/g) = 0.0475…(g/g)

wt%に換算すると、
0.0475…(g/g) × 100 ≒ 4.8(wt%)

本記事のまとめ

ここまで、mol/Lとwt%の算出方法やmol/Lからwt%への換算方法について書いてきました。以下、本記事のまとめです。

mol/Lからwt%へ変換できますか?　まとめ

・mol/L→モル濃度
・wt%→重量パーセント濃度

・mol/Lからwt%への換算式
重量パーセント濃度(wt%) =
モル濃度(mol/L) × 溶質の式量(g/mol) / 溶液の密度(g/cm³) × 100 / 1000