（３人）こんにちは！ケミカルシスターズのリホです。
ナオです。
カナです。
さて今回の「化学基礎」は「物質量と気体の体積」です。
物質量というのは化学変化などを粒子の個数で考える事でした。
ではナオちゃんに質問。
１ｍｏｌって何個の粒子か覚えてる？覚えてるよ。
え〜っと…物質量１ｍｏｌは６．０×１０個でしょ？合ってる？おっ正解！２人ともちゃんと覚えててくれたね。
もちろん！任せて下さい。
１ｍｏｌ当たりの粒子の個数を……と書いてアボガドロ定数っていいましたね。
そうでしたね。
今日の「化学基礎」ではこの物質量と気体の体積の関係を見ていきますよ。
という事で今日の「化学基礎」は…物質量と気体の体積には一体どんな関係があるんでしょうか。
はいそれはこちらで〜す。
はい。
ジャン。
ん？これどういう事ですか？はい。
どういう事かと言うと…２２．４Ｌですか？そう。
み〜んな２２．４Ｌなんですよ。
ええ！それではケミストリーの世界に入りましょう。
は〜い。
は〜い。
２２．４Ｌってどれくらいの大きさだろう。
どれくらいだろうね。
うん。
これくらい？いやこれくらいかな。
最初のコーナーは「気体１ｍｏｌの体積」です。
カナちゃんこれ分かりやすく教えて下さい。
はい。
どういう事かと言うとさっきも言ったとおり……という事なんです。
「標準状態」というのは温度と圧力を示していて温度は０℃圧力は１．０１×１０Ｐａ。
つまり１気圧の状態をいいます。
リホちゃん１気圧ってどういう事？う〜ん。
大体この辺が１気圧かな。
ふ〜ん。
その標準状態だと気体の種類にかかわらず気体１ｍｏｌの体積が…。
ジャン。
この大きさ２２．４Ｌになるんです。
これが２２．４Ｌの体積なんですか？そうなんです。
気体の種類に関係なくこの大きさになるって事なの？うん。
ほとんどの気体がそうなの。
例えば酸素分子が１ｍｏｌ６．０×１０個あれば２２．４Ｌになるし二酸化炭素分子１ｍｏｌでも２２．４Ｌになるんです。
そしてこの１ｍｏｌの気体の体積をモル体積といいます。
モル体積は気体の体積からその物質が何ｍｏｌなのかを調べる時などに使います。
なるほど。
このコーナーのケミカルポイント。
このコーナーは「アボガドロの法則」です。
アボガドロって前の回でも出てきましたよね。
はいアボガドロというのはイタリアの科学者の名前です。
そしてアボガドロの法則というのはそのアボガドロさんが考えた法則で同温・同圧同体積の気体の中には気体の種類によらず同じ数の分子が含まれているという法則なんです。
ん？「気体の種類によらず同じ数の分子が含まれる」ですか？うん…？よく分かんないよね。
じゃあこれを見て下さい。
これは気体の水素と塩素が反応して気体の塩化水素ができる反応です。
この反応は水素１体積と塩素１体積から塩化水素２体積ができる反応です。
実は気体が反応する時の体積の比はこんなふうにどんな反応でも簡単な整数の比になる事が実験では分かっていたんです。
へえ〜。
これを気体反応の法則といいます。
気体反応の法則はアボガドロの法則の基になった法則なんです。
そうなんだ。
ところで２つの法則にはどんな関係があるんですか？はい。
アボガドロはこのように考えました。
同じ体積に同じ数の分子が存在すると考えるとこの気体反応の法則をうまく説明できるんじゃないかって。
うん〜？どういう事ですか？はい。
ではこのモデルで説明しましょう。
水素１体積に水素分子１個入っているとします。
ん？ちょっと待って。
水素が２個あるよ。
水素原子は２個だけど２個がくっついて水素分子が１個だよ。
あっなるほどね。
はい。
実はアボガドロは同じ体積には同じ数の分子が入っていると考えたんです。
だから塩素１体積の中にも塩素原子が２個で塩素分子が１個になります。
この水素と塩素を反応させると原子の組み合わせが変わって塩化水素ができます。
塩化水素分子は水素原子１個と塩素原子１個で塩化水素の分子が１個。
そしてこっちも同じ。
はい。
塩化水素の分子が２個できました。
１体積に１分子だから塩化水素は２体積になります。
これを見て分かるのはどの気体も１体積に１個の分子が入っているという事です。
これがアボガドロの法則なんです。
へえ〜。
ふ〜ん。
さっき学習した１ｍｏｌの気体の体積は気体の種類によらずみ〜んな２２．４Ｌというのはこのアボガドロの法則からきてるんです。
この「同温・同圧」を「標準状態」にしてこの「同体積」を「２２．４Ｌ」にすると「気体の種類に関わりなく同数」つまり１ｍｏｌ６．０×１０個の気体分子が存在するっていう事になるんです。
ふ〜ん。
２２．４Ｌってアボガドロの法則からきてたんだね。
そうなんです。
アボガドロは１７７６年イタリアのトリノ生まれ。
大学で法学を学び卒業後弁護士になりました。
そんな文系男子のアボガドロ２０代からなぜか科学に興味を持ち独学で勉強。
１０年後には先生になったのです。
ああ超秀才！そして１８１１年「同温・同圧で同体積の気体の中には気体の種類によらず同じ数の分子が含まれる」という説を発表。
これがアボガドロの法則。
でも分子が実在するかも分かっていなかったこの時代アボガドロの説は無視されてしまいました。
かわいそうなアボガドロ。
しかし分子の存在が明らかになるとアボガドロの説は脚光を浴びます。
科学の先を行った男なのでした〜。
このコーナーは「気体１ｍｏｌの量的関係」です。
ではここで気体１ｍｏｌの量的関係をまとめてみましょう。
はい。
こちら見て下さい。
これは酸素分子と二酸化炭素分子の気体１ｍｏｌの時の体積と分子の個数と質量を表したものです。
体積はどちらも標準状態で２２．４Ｌ。
分子の個数はどちらも１ｍｏｌだから６．０×１０個になります。
ここまではいいですね？はい。
それではこの時の…質量か…う〜ん。
リホちゃんモル質量だよ。
これこれ。
ｇ／ｍｏｌ。
あっそっか。
だよね。
モル質量は原子量・分子量・式量にｇ／ｍｏｌをつけたものだからモル質量が分かれば質量も分かるよね。
そのとおり。
酸素分子の分子量は…二酸化炭素分子の分子量は…なので気体１ｍｏｌの質量は…気体１ｍｏｌっていう事からいろんな事が分かるんですね。
はい。
そこで気体１ｍｏｌの量的関係をざっくりとまとめてみました。
気体１ｍｏｌって粒子の数だと６．０×１０個。
そして体積だと２２．４Ｌ。
そして質量だと分子量にｇをつけたものだっていう事ですね？気体１ｍｏｌの中身が一目で分かるね。
そうです。
この関係を式にまとめる事もできます。
はい。
気体の質量から物質量を求めるのはこの式。
標準状態での気体の体積から物質量を求めるのはこの式。
粒子の数から物質量を求めるのはこの式です。
ではこの式を使って計算してみましょうか。
リホちゃん挑戦してみる？えっできるかな…。
頑張って。
では問題です。
気体の体積からその気体の質量を求める問題ね。
そう。
でもそういうのを求めるっていう式はなかったんじゃない？うん。
確かにこの式の中には気体の体積から気体の質量を直接求める式はないよね。
じゃあヒント。
まず２番目の式を使うと５．６Ｌが何ｍｏｌかが分かります。
そして何ｍｏｌかが分かれば１番目の式から質量が分かるはずです。
ちなみに…そっか。
応用問題なんだね。
リホちゃんファイト。
頑張る。
じゃあこれに答えを書いて下さい。
はい。
よしできました。
では答えを見せて下さい。
はい。
ジャン。
ｍｏｌと気体の体積の関係式から標準状態で５．６Ｌの酸素の物質量は０．２５ｍｏｌ。
ｍｏｌと気体の質量の関係式から０．２５ｍｏｌにモル質量３２ｇ／ｍｏｌを掛けると８．０ｇ。
答えは８．０ｇです。
どうですか？リホちゃん正解！やった〜。
リホちゃんすごいよ。
物質量の関係「化学基礎」で特に大事な事だからしっかり覚えていて下さいね。
は〜い。
分かりました。
先生こんにちは。
リホちゃんこんにちは。
気体の体積と質量と物質量の関係しっかり学びましたね。
分かりましたか？だいぶ分かったんですけどアボガドロの法則についてもうちょっと教えて下さい。
そうですね。
アボガドロの法則。
…でしたね。
「同じ」という漢字が４回も出てきてますね。
はい。
その理由がこちらの実験で分かりますよ。
実験を通してアボガドロの法則を考えてみましょう。
はい。
ここに炭酸飲料の容器があります。
この中には気体の酸素が入れてあります。
この容器を天秤の上に載せてボタンを押して表示を０ｇにしておきます。
この袋の中には酸素が入っています。
で注射器を使って酸素をこの容器の中に押し込みます。
では袋を取り付けます。
注射器を使って押し込んでいきます。
注射器で押し込んで酸素を押し込んだ分だけ重くなっているはずです。
電子天秤の上に載せます。
何ｇになってますか？はい。
０．３２ｇですね。
酸素の分子量は３２ですから１ｍｏｌは３２ｇ。
０．３２ｇはｍｏｌになりますね。
このｍｏｌの酸素を水上置換でこの水を満たした容器の中に集めます。
気体誘導管をそれでは取り付けます。
コックを開けますよ。
酸素ｍｏｌの体積はこのくらいになりました。
今度は同じ実験を空気でやってみましょう。
容器を天秤の上に載せます。
ボタンを押して表示を０にします。
では注射器で空気を押し込みます。
空気が押し込まれた分重くなっているはずですから天秤の上に載せて…何ｇになってますか？０．２９ｇになってます。
空気の見かけの分子量は２９ですからこれも空気ｍｏｌです。
これを水上置換で取り出そうと思うんですが空気ｍｏｌの体積はどうなると思いますか？アボガドロの法則で予想してみて下さい。
今酸素と空気は同じ温度同じ圧力です。
そして物質量つまり分子の数もｍｏｌで同じになっていますよね。
同じ温度同じ圧力同じ個数ですよね。
「気体の種類に関係ない」。
だから同じ体積になるはずです。
ではやってみましょう。
はい。
気体誘導管につなぎます。
コックを開けます。
ああ〜！同じ体積です。
そうですね。
酸素も空気も同じ体積になりましたね。
なるほど。
気体の種類に関係なく同じ体積がポイントなんですね。
先生ありがとうございました。
今日は…アボガドロの法則を考えたアボガドロさんってもともとは弁護士だったんだよ。
弁護士で科学者。
弁護士になるだけでも大変なのにすごい人っているんだね。
私は将来ダンサーになるんだ。
おおいいじゃん。
じゃあリホちゃんは？私は…スター。
カナちゃんは？もちろん化学者。
おお！やっぱり？なれるなれる。
2014/10/15(水) 14:00〜14:20
ＮＨＫＥテレ１大阪
ＮＨＫ高校講座 化学基礎「物質量と気体の体積」[字]
化学基礎は平成２４年度から新たに設けられた科目で、中学校から高校への橋渡しの役目をする内容です。基礎をしっかり学んで、本格的な化学の学習に役立ててください。
詳細情報
番組内容
気体を構成する分子の数（物質量）とその体積との間には、特別な関係がある。まず、その関係について学習する。次に、「同温・同圧で同体積中の気体の中には、気体の種類によらず、同数の分子が含まれる」というアボガドロの法則について学習する。また、気体分子の数（物質量）と質量と標準状態における気体の体積の関係についても学習する。
出演者
【解説】東京都立青山高等学校教諭…吉田工，【出演】高田里穂，吉田奈央，横畠加奈子，【語り】伊倉一恵
ジャンル :
趣味／教育 – 中学生・高校生
趣味／教育 – 大学生・受験
趣味／教育 – 生涯教育・資格
映像 : 480i(525i)、アスペクト比16:9 パンベクトルなし
音声 : 2/0モード（ステレオ）
サンプリングレート : 48kHz
OriginalNetworkID:32721(0x7FD1)
TransportStreamID:32721(0x7FD1)
ServiceID:2056(0x0808)
EventID:15877(0x3E05)