このページの使い方(参考書としての注意)
本ページは 参考書 です。授業・実験・レポートでは、指示された書式や桁数、有効数字、使用単位系(例:SIのみ可)に必ず従ってください。 ここでは体系的な理解と自習を助けるために、式の意味や計算の手順を一つずつ言語化して示します。
このページの狙い
大学の化学では、数と単位の正確さが実験の再現性やレポートの説得力を左右します。 ここでは化学で頻出の SI・接頭語・科学的記数法・有効数字・温度/圧力/濃度換算・次元解析を、最短で実務に使える形でまとめます。
SI(国際単位系)の基礎
| 量 | 単位名 | 記号 |
|---|---|---|
| 長さ | メートル | m |
| 質量 | キログラム | kg |
| 時間 | 秒 | s |
| 電流 | アンペア | A |
| 熱力学温度 | ケルビン | K |
| 物質量 | モル | mol |
| 光度 | カンデラ | cd |
化学で頻出の派生量(例)
| 量 | SI単位 | よく使う別単位 |
|---|---|---|
| 圧力 | Pa(= N·m−2) | kPa, bar, atm, Torr, mmHg |
| エネルギー | J(= N·m) | kJ, cal(1 cal = 4.184 J) |
| 体積 | m3 | L(1 L = 10−3 m3), mL |
| 濃度 | mol·L−1 | M, mM, μM, nM |
SI接頭語(m, μ, n, k など)
接頭語は「10の冪を一括で表す記号」です。μ(ミュー)はギリシャ文字で、英字の「u」ではありません。
| 名称 | 記号 | 10の冪 | 例 |
|---|---|---|---|
| キロ | k | 103 | kg, kJ |
| (なし) | – | 100 | m, g, L |
| ミリ | m | 10−3 | mm, mL |
| マイクロ | μ | 10−6 | μm, μL |
| ナノ | n | 10−9 | nm, nM |
| ピコ | p | 10−12 | pA, pL |
科学的記数法と有効数字
非常に大きい/小さい数は a × 10^n(1 ≤ a < 10)で表し、桁の信頼度は有効数字で示します。
単位換算(因数換算法の実装)
温度はオフセット(+273.15 等)があるため、他の量と計算方法が異なります。
温度:絶対温度と摂氏
絶対温度 K と摂氏 ℃:T(K) = t(℃) + 273.15。温度差は ΔT(K) = Δt(℃) で同じです。
化学で使う代表的定数
| 記号 | 名称 | 値 | 単位 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| NA | アボガドロ定数 | 6.02214076 × 10^23 | mol−1 | 厳密 |
| kB | ボルツマン定数 | 1.380649 × 10^−23 | J·K−1 | 厳密 |
| h | プランク定数 | 6.62607015 × 10^−34 | J·s | 厳密 |
| e | 電気素量 | 1.602176634 × 10^−19 | C | 厳密 |
| R | 気体定数 | 8.31446261815324 | J·mol−1·K−1 | NAkB |
練習問題(クリックで採点)
- 2.50 g を mg に換算せよ。
mg - 750 mL を L に換算せよ。
L - 1.00 atm は何 kPa か。
kPa - 25.0 ℃ は何 K か。
K - 0.125 mol を 250 mL の水に溶かした。モル濃度 M は?
M