組成化学量論と反応化学量論の大きな違いは、組成化学量論が化合物の原子組成を意味するのに対し、反応化学量論は化学反応中に消費または生成される化合物の量を意味する点である。

ケモメトリックスとは、化学用語で、化合物や化学反応に関する定量的なデータを表す言葉である。このデータが化合物に関するものであれば、組成化学量論と呼び、化学反応に関するものであれば、反応化学量論と呼ぶことができる。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 構成比とは 3. 反応比とは 4. 横並び比較-構成比と反応比の表形式 5. まとめ

組成の化学量論は何ですか？

ケモメトリックスとは、化合物の原子組成を定量的に分析することである。特定の化合物中に存在する原子の種類とその数を指す言葉。化合物の化学式を使って判断することができるのです。分子の原子数とは、化合物中に存在する原子の総数のことである。しかし、化合物の原子が属する化学元素とその数の詳細については、一切記載されていない。しかし、特定の化合物の化学量論から化学式を予測することは可能である。したがって、成分化学量論とは、簡単に言えば、化学物質の化学組成のことである。

例えば、グルコース分子の化学量論は、炭素原子6個、水素原子12個、酸素原子6個である。したがって、グルコース1分子は炭素、水素、酸素を6:12:6の割合で含んでいると判断できる。 これがグルコースの化学量論である。

図01：グルコース分子の化学組成

未知の化合物の化学量論比を求めるには、さまざまな方法があります。未知の化合物のサンプルを使って、サンプルに含まれる化学元素の種類と各元素の質量を測定することができます。これらの質量から、各サンプルに含まれる各元素のモル数を計算することができる。モル比を丸めることで、試料中の異なる種類の原子間の最大比率を求め、分子式を予測することができる。

反応速度論は何ですか？

反応化学量論とは、ある化学反応における反応物と生成物の比率のことです。この現象は、化学反応のバランスをとるために、反応物質と、その物質を反応させてどれだけの生成物を得られるかという関係を得るために重要である。

図02：反応の化学量論例

反応定理の考え方は、質量保存の法則に基づいています。質量は創造も破壊もできず、エネルギーのように他の形に変化するだけなので、反応物の総質量は生成物の総質量に等しくなければならないとされているのです。

反応定量の理論を理解するために、ある例を考えてみよう。アルカリ金属と水を反応させると、熱、水酸化金属、水素ガスが発生する。ここで、わかっているのは、アルカリ金属の質量と、反応に使った水の量である。反応が完了したら、水素ガスの量を採取し、その体積から水素ガスのモル数を計算することができる。したがって、すべてのアルカリ金属が水と反応すると仮定すると、反応物と反応生成物の比率を求めることができる。アルカリ金属を水中で反応させる場合の反応定数です。

構成と反応速度論の違い

組成化学量論と反応化学量論の大きな違いは、組成化学量論が化合物の原子組成を意味するのに対し、反応化学量論は化学反応中に消費または生成される化合物の量を意味する点である。組成化学量論は化合物に含まれる各化学元素の原子数の比を、反応化学量論はある反応における反応物と生成物の比を示すものである。

以下のインフォグラフィックは、組成と反応の化学量論との違いをまとめたものです。

概要 - 構成 vs. 反応速度論

ケモメトリックスとは、化合物や化学反応を定量的に分析する手法のことです。組成化学量論と反応化学量論の大きな違いは、組成化学量論が化合物の原子組成を意味するのに対し、反応化学量論は化学反応中に消費または生成される化合物の量を意味する点である。

引用

1 「化学量論と平衡反応」化学図書室、図書室、2019年9月25日、こちらで閲覧できます。