モル質量計算機

なぜこの計算をするのか

化合物のモル質量の計算は、化学における最も基本的で最もよく使われる操作です。化学量論の計算、溶液の調製、滴定、医薬品投与量の換算など、すべての計算が「分子式が与えられたとき、その1モルあたりの質量はいくらか、そしてその質量のうち各元素が占める割合はどれくらいか？」という経路を通ります。学校では、原子量を調べ、化学量論係数を掛け、合計するという手順を教えますが、4原子分子を超えるものになると、その管理は煩雑になります。式にネストした括弧 (Ca(OH)₂, Fe(NO₃)₃·9H₂O) や水和水ドット (CuSO₄·5H₂O) が含まれる場合、エラーは累積します。この計算機は、式テキストを直接解析します。シンボル、乗数、括弧、水和水ドットを受け入れる文法に対する小さな再帰下降処理を行い、標準原子量の内部テーブルに対して合計します。

出力は、総モル質量、各元素の質量パーセント寄与（高から低へソート）、そして一目で割合が直感的にわかる積み上げ棒グラフです。これは、授業での使用、合成スプレッドシートの妥当性確認、および各元素の質量パーセントが仕様となる産業用QAに役立ちます。

式

モル質量 M(化合物) = Σ nᵢ · Mᵢ ここで、nᵢ は1つの式単位中の元素 i の原子数、Mᵢ は元素 i の標準原子質量（IUPAC 2021 慣用値）です。

パーサーが処理できるもの：

• 単純な式: H₂O、CO₂、NaCl。元素記号の後にオプションの整数カウント。
• 複数文字のシンボル: Mg、Cl、Cu — 大文字 + オプションの小文字。パーサーは「Co」（コバルト）と「CO」（炭素+酸素）を大文字/小文字で区別します。
• 括弧: Ca(OH)₂、Al₂(SO₄)₃ — 後ろの数値で乗算されるサブ式。角括弧 [...] も同等として受け入れられます。
• ネストした括弧: K₃[Fe(CN)₆]。内側の係数が先、外側の係数が後。
• 水和水ドット: CuSO₄·5H₂O — 先頭の整数が次のサブ式を乗算します。· と . の両方を受け入れます。
• 暗黙のカウント1: H₂O（O のカウントは 1）。

元素ごとの内訳：

• contribution_g_per_mol = nᵢ · Mᵢ。
• mass_pct = contribution / total · 100。

「グラムあたりのモル数」の逆数も報告されます： n = 1 / M_total。

使用方法

テキストボックスに式を入力します。大文字/小文字は重要です：適切な元素記号の大文字/小文字を使用してください（na や NA ではなく Na）。化学量論のカウントには 1、2、3… を使用してください（サブスクリプト Unicode 文字ではなく、これは解析されません）。分岐グループには括弧を使用してください。水和水にはドット文字 · または通常のピリオド . を使用してください。

Tab キーを押すか、フィールドの外側をクリックして計算します。結果パネルに以下が表示されます：

• headline KPI としての総モル質量 (g/mol)。
• グラムあたりのモル数（逆数。固定質量のサンプルがある場合に便利）。
• 要素ごとの行があるテーブル：シンボル、カウント、原子質量、寄与、質量パーセント。
• 各セグメントが1つの要素であり、質量シェアに比例してサイズ設定された積み上げ棒グラフ。

実例

水 H₂O。

• 原子：H × 2、O × 1。
• 原子質量：H = 1.008、O = 15.999。
• 合計：2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol。
• O は質量の 88.8%、H は 11.2%。

グルコース C₆H₁₂O₆。

• C × 6、H × 12、O × 6。
• C = 12.011、H = 1.008、O = 15.999。
• 合計：72.066 + 12.096 + 95.994 = 180.156 g/mol。
• 質量パーセント：O 53.3%、C 40.0%、H 6.7%。

硫酸銅(II)五水和物 CuSO₄·5H₂O。

• 分解：Cu + S + O × 4 + 5 × (H × 2 + O) = Cu × 1、S × 1、O × 9、H × 10。
• 原子質量：Cu = 63.546、S = 32.06、O = 15.999、H = 1.008。
• 合計：63.546 + 32.06 + 9 × 15.999 + 10 × 1.008 = 63.546 + 32.06 + 143.991 + 10.08 = 249.677 g/mol。

硫酸アルミニウム Al₂(SO₄)₃。

• Al × 2、S × 3、O × 12。
• 合計：2 × 26.982 + 3 × 32.06 + 12 × 15.999 = 53.964 + 96.18 + 191.988 = 342.132 g/mol。

注意点

大文字/小文字の区別は予想以上に重要です。「CO」は一酸化炭素、「Co」はコバルトです。「CN」はシアン化物、「Cn」はコペルニシウムです。パーサーは警告しません。入力された大文字/小文字に一致する元素を静かに使用します。

サブスクリプト Unicode は解析されません。H₂O は見栄えが良いですが、パーサーが期待するのは H2O です。サブスクリプトを使用する教科書からコピー＆ペーストすると、「構文エラー」が発生します。

括弧とブレース。パーサーは () と [] をグループ区切り文字として受け入れますが、波括弧 {} は受け入れません。

電荷/酸化状態。パーサーは +、−、およびローマ数字を無視します。「Fe(III)」は「Fe」として入力する必要があります。III は情報であり、化学量論ではありません。SO₄²⁻ のような多原子イオンは SO4 として入力されます（電荷は化学的に意味がありますが、モル質量計算では表示されません）。

水和物表記のバリエーション。異なるテキストでは ·、.、*、または , を水和物区切り文字として使用します。パーサーは ·（中点）と .（ピリオド）を受け入れます。他の区切り文字の場合は、貼り付ける前に置き換えてください。

標準原子質量 vs 同位体固有原子質量。テーブルは 2021 IUPAC 標準原子量を使用しており、これは天然同位体存在比の平均間隔です。重水素標識または ¹³C 濃縮化合物の場合、計算機は過少報告します。同位体組成については手動で調整してください。

多原子イオンの省略形。アンモニウムを NH4 と書くと機能します。(NH4) と書くのも機能します。しかし、NH₄⁺ は解析されません（Unicode + 電荷）。

一般的な元素記号の注意点。B（ホウ素）と Be（ベリリウム）、K（カリウム）と Kr（クリプトン）、Y（イットリウム）と Yb（イッテルビウム）。不明な場合は、記号ではなく元素名を指定して調べてください。

無水物 vs 水和物。CuSO₄（無水物）は 159.6 g/mol、CuSO₄·5H₂O（五水和物）は 249.7 g/mol です。五水和物の 1 g サンプルには、無水塩が 0.64 g しか含まれていません。これは正確な溶液調製に重要です。ラベルを読み、一致する式を入力してください。

有効数字。計算機は、4桁の原子質量テーブルから3桁または4桁の小数点以下の値を出力します。より高い精度を必要とする分析化学作業では、測定不確かさを含む CODATA 原子質量を調べてください。

フリーラジカルと構造の曖昧さ。経験式 H₂O は曖昧ではありません。シクロヘキサン (C₆H₁₂) と 1-ヘキセン（これも C₆H₁₂）は同じモル質量を持ちます。計算機は質量を計算するのであり、構造を計算するのではありません。

バリエーション

• 経験式誘導: 元素分析のパーセンテージから、最小の整数原子比を推測します。
• モル濃度溶液調製: この計算機と希釈計算機を組み合わせると、目標モル濃度のグラム/リットルが得られます。
• 組成パーセント検索: 元素ごとの内訳は、燃焼分析のクロスチェックに必要なものです。
• 分子量 vs 式量: イオン性化合物 (NaCl) は離散的な分子を形成しません。計算機は 式量 を返します。これは分子あたりではなく、式単位あたりの量です。
• ポリマーの平均モル質量: 重合度入力を必要とします。