モル質量
molar mass
量記号M
次元M N−1
種類スカラー
SI単位キログラム毎モル（kg/mol）
CGS単位グラム毎モル（g/mol）
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モル質量（モルしつりょう、（英: molar mass）とは、単位物質量当たりの質量である。物質の質量をその物質の物質量で割ったものに等しい[1]。平たく言えば、物質 1 モル当たりのグラム数である[2][注釈 1]。モル質量をアボガドロ定数で割ったものは、物質の要素粒子[注釈 2]1個分の質量に相当する。逆に言えば、分子6.02214076×1023個分の質量が、その分子のモル質量である。モル質量は、その物質の要素粒子に固有の物理量であり、温度や圧力などには依らない。

モル質量の推奨される量記号は M であり、要素粒子の質量 (英: mass of entity) の推奨される量記号は mf である[1]。モル質量の単位にはグラム毎モル (g/mol) が用いられることが多い。要素粒子1個分の質量の単位にはダルトン (Da) やキロダルトン (kDa) がしばしば用いられる。

モル質量は分子量、化学式量および原子量と密接な関係にある。化学物質のカタログや安全データシートに記載されている分子量または式量に単位 g/mol をつけたものは、モル質量に等しい。一方これらに単位 Da をつけたものは、要素粒子1個分の質量に等しい。すなわち分子量、化学式量および原子量に Da をつけたものはそれぞれ、分子の平均質量、化学式単位[注釈 3]の平均質量、原子の平均質量である。

要素粒子を表す化学式を X とすると、モル質量 M(X) は化学式 X と化学式に含まれる元素の原子量から計算される。分子性物質のモル質量や高分子化合物の平均モル質量は、分子量測定によっても得られる。分子式 X が未知であっても、測定により得られた分子量に単位 g/mol をつけることで、モル質量が得られる。

物質の質量 w とモル質量 M(X) および物質量 n(X) との間には以下の関係がある。モル質量 M(X) が既知であれば、質量と物質量は互いに換算できる。
物質量 ＝ 質量 ÷ モル質量
n ( X ) = w M ( X ) {\displaystyle n(\mathrm {X} )={\frac {w}{M(\mathrm {X} )}}}
質量 ＝ 物質量 × モル質量
w = n ( X ) M ( X ) {\displaystyle w=n(\mathrm {X} )M(\mathrm {X} )}
単位

質量のSI基本単位がキログラムであるので、モル質量の一貫性のあるSI単位は kg/mol （キログラム毎モル）である。化学においては通常、実用面あるいは歴史的経緯により g/mol （グラム毎モル）が用いられる[3]。グラム毎モルは「一貫性のあるSI単位」ではないが、キログラム毎モルと同様にSI単位のひとつである。

要素粒子1個分の質量の単位としては、SI単位である キログラム (kg) やグラム (g) の他に、SI併用単位であるダルトン (Da) やキロダルトン (kDa) も用いられる。1ダルトンは、陽子や中性子や水素原子の質量にほぼ等しい。例えば水素原子1個分の質量は、1.008 Da である[4]。

単位記号 Da で表されるダルトンは、ときにモル質量の単位として用いられ、1 Da = 1 g/mol と定義されることもある[2]。しかしこれは厳密な意味では正しくない。「物理量は数値と単位の積で表される」という原則に従って厳密に書くと、NA をアボガドロ定数、Mu をモル質量定数、mu を原子質量定数として

M g m o l − 1 = M M u = m ¯ f N A m u N A = m ¯ f m u = m ¯ f D a {\displaystyle {\frac {M}{\mathrm {g\,mol^{-1}} }}={\frac {M}{M_{\text{u}}}}={\frac {{\overline {m}}_{\text{f}}N_{\text{A}}}{m_{\text{u}}N_{\text{A}}}}={\frac {{\overline {m}}_{\text{f}}}{m_{\text{u}}}}={\frac {{\overline {m}}_{\text{f}}}{\mathrm {Da} }}}

となる。すなわち、分子1個分の質量（分子の平均質量） mf を Da 単位で表したときの数値 mf/Da が、分子のモル質量 M を g/mol 単位で表したときの数値 M/(g/mol) に等しい、ということである。
原子のモル質量

原子のモル質量は、標準原子量[4]にモル質量定数 1 g/mol をかけることにより得られる[5][注釈 4]。

原子量は単位のない無次元量であるが、これにモル質量定数をかけたモル質量は g/mol という単位を持ち、したがって [質量]×[物質量]−1 という次元を持つ。M(H) = 1.008 × 1 g/mol = 1.008 g/mol

原子元素記号 E原子量 Ar(E)モル質量 M(E)
炭素C12.0112.01 g/mol
酸素O16.0016.00 g/mol
硫黄S32.0732.07 g/mol
鉄Fe55.8555.85 g/mol

単体のモル質量

要素粒子に原子を指定したときの単体 E のモル質量は、原子 E のモル質量 M(E) に等しい。

単体の中には分子として存在するものもある。これらの分子のモル質量は、標準原子量に分子中に存在する原子数をかけて得られる分子量に、モル質量定数 1 g/mol をかけたものとなる[6]。M(H2) = 2 × 1.008 × 1 g/mol = 2.016 g/mol

水素分子のモル質量 M(H2) は、水素原子のモル質量 M(H) とは異なる。一般に、分子として存在しうる元素では「原子 E のモル質量 M(E)」と「分子 En のモル質量 M(En)」の（少なくとも）二種類の「元素 E のモル質量」が存在する。そのため例えば「硫黄のモル質量」という表記では曖昧さが生じる。M(S) と M(S8) のどちらのモル質量であるのかを、要素粒子を指定することで示さなければならない[7]。モル質量は、物質に固有の物理的性質というよりむしろ、要素粒子に固有の物理的性質である。

分子分子式 X分子量 Mr(X)モル質量 M(X)
窒素N228.0128.01 g/mol
酸素O232.0032.00 g/mol
白リンP4123.9123.9 g/mol
硫黄S8256.5256.5 g/mol

化合物のモル質量

化合物のモル質量は、要素粒子を構成する原子の標準原子量の総和として分子量あるいは化学式量を求め[8]、これにモル質量定数 1 g/mol をかけることにより得られる。M(NaCl) = (22.99 + 35.45) × 1 g/mol = 58.44 g/molM(C12H22O11) = (12 × 12.01 + 22 × 1.008 + 11 × 16.00) × 1 g/mol = 342.3 g/mol

化合物分子式 X組成式 Y分子量 Mr(X)式量 Mr(Y)モル質量 M(X), M(Y)
水H2O18.0218.02 g/mol
塩化水素HCl36.4636.46 g/mol
二酸化炭素CO244.0144.01 g/mol
五酸化二リンP4O10
0
P2O5283.9
0
141.9283.9 g/mol
141.9 g/mol
水酸化ナトリウムNaOH40.0040.00 g/mol
塩化カルシウムCaCl2111.0111.0 g/mol
硫酸アルミニウムAl2(SO4)3342.2342.2 g/mol
二酸化ケイ素SiO260.0860.08 g/mol

五酸化二リンは、P4O10 を要素粒子とすることもあれば、P2O5 を要素粒子とすることもある。前者は分子、後者は化学式単位である。どちらを要素粒子に指定するかで五酸化二リンのモル質量は変わる。
混合物のモル質量

複数の純物質の混ざり合った混合物では、数平均モル質量 Mn が定義される[1][9]。