理論収量計算

理論収量 = (限定試薬の質量 ÷ そのモル質量) × モル比 × 生成物のモル質量

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出発点にする限定試薬の質量（g）。いちばん先に尽きる試薬のことで、ほかはすべて過剰に入っています

限定試薬のモル質量

限定試薬のモル質量（g/mol）。打ち込んだ化学式の標準原子量から足し合わせたものです

限定試薬のモル数

限定試薬のモル数。質量をそのモル質量で割ったものです。モル数がすでに分かっているなら、そちらを入れて質量の欄は空のままでかまいません

生成物のモル数

生成物のモル数。試薬のモル数にモル比を掛けたものです。モル比は釣り合った方程式の係数から読み取り、あなたが入れます

生成物のモル質量

生成物のモル質量（g/mol）。生成物のモル数にこれを掛けるのが最後の一歩で、答えは質量になります

化学量論の問題が、ある量の出発物質からどれだけの生成物が得られるかを尋ねるときに使います。実験の前に規模を見積もるとき、実験のあとに収率を測る相手の数を得たいとき、どちらでもです。見つけたレシピを確かめるページでもあります。そこに書かれた量を入れて、示された生成物の質量が方程式とつじつまの合うものかを見てください。このページが引き受けないことが2つあります。方程式を釣り合わせることと、どの試薬が先に尽きるかを決めることです。どちらもここでは入力で、下の参考表が7つの反応を並べているので、モル比がどれだけ違うかが見て取れます。

1. 窒素からアンモニア、教科書の最初の例

   1. N2のモル質量：2 × 14.007 = 28.014 g/mol
   2. 窒素のモル数：28.014 ÷ 28.014 = 1 mol
   3. N2 + 3H2 → 2NH3は窒素1モルあたりアンモニア2モル：1 × 2 = 2 mol
   4. NH3のモル質量：14.007 + 3 × 1.008 = 17.031 g/mol
   5. アンモニアの質量：2 × 17.031 = 34.062 g

   ここではどの数も作りからして厳密で、だから最初の例に向いています。出発点の質量が窒素のモル質量そのものなので、モル数がちょうど1になります。水素はどこにも入っていません。このページは窒素が限定試薬だと告げられており、水素がどれだけあったかを尋ねません。その判断はあなたのもので、当てるのもあなたです。

2. 石灰石から生石灰、比が1対1の場合

   1. CaCO3のモル質量：40.078 + 12.011 + 3 × 15.999 = 100.086 g/mol
   2. 石灰石のモル数：100.086 ÷ 100.086 = 1 mol
   3. CaCO3 → CaO + CO2は1対1なので、生石灰も1モル
   4. CaOのモル質量：40.078 + 15.999 = 56.077 g/mol
   5. 生石灰の質量：1 × 56.077 = 56.077 g

   質量が44.009グラム減っていますが、それは窯から出ていく二酸化炭素です。100.086入って、固体が56.077出てきます。この差は注目に値します。焼成の要点がここにあり、答えが出発点の質量より小さくなる理由でもあります。算数で何かが失われたわけではなく、ここではCO2が生成物であって、損失ではありません。

3. モル数が手元にあるときは、モル数をそのまま入れる

   1. 質量の欄は空のままで、メタン1モルというモル数を入れる
   2. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2Oはメタン1モルを水2モルに燃やす
   3. 水のモル数：1 × 2 = 2 mol
   4. 水のモル質量：2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol
   5. 水の質量：2 × 18.015 = 36.03 g

   メタン1モルは16.043グラムですが、この例ではその数を使いません。モル数を直接入れたので、試薬のモル質量は使われず、参考として表示されるだけです。両方を入れることもでき、そちらのほうが安全な習慣です。1 molと16.043グラムは一致し、1パーセントを超えて食い違えば、どちらかを打ち間違えています。

モル比は入力であって、計算ではありません。このページは化学式を解析しますが、方程式は解析しないので釣り合わせることができません。比を間違えて入れると、自信たっぷりの間違った質量が出て、ページのどこもそれを指摘しません。どの試薬が限定試薬かの判断もあなたに残されています。すべての反応物の量が要るのに、ここで集めるのはひとつだけだからです。モル質量は標準原子量の表から来るので、それを持たない元素を含む式は、近似せずに拒否されます。水和物は点を付けて書いてください（CuSO4·5H2O）。結果は理論収量であって、反応が損失なく完結することを前提にしています。

理論収量の求め方は

3段です。限定試薬の質量をそのモル質量で割ってモルに直します。モル比を掛けます。これは釣り合った方程式が、その試薬1モルあたり何モルの生成物を与えるかです。最後に生成物のモル質量を掛ければグラムになります。窒素28.014グラムは1モルなので、アンモニア合成は17.031 g/molのアンモニアを2モル与え、34.062グラムになります。

このページは化学反応式を釣り合わせてくれるのか

いいえ、そこははっきりさせておく価値があります。このページは化学式を読み、Fe2O3を鉄2個と酸素3個に解析します。しかし矢印の入った方程式は別の対象で、釣り合わせるには連立方程式を解くことになります。ですからモル比はあなたが埋める欄です。参考表は7つの反応をその比つきで並べているので、答えの形が見て取れます。1対1、2対1、そして3分の2です。

どの試薬が限定試薬かはどうやって知るのか

各反応物のモル数を、釣り合った方程式のその係数で割ります。いちばん小さい結果が出した試薬が限定試薬です。それにはすべての反応物の量が要りますが、このページが集めるのはひとつだけなので、見極めはあなたのもので、化学式の欄に入れるのもあなたです。間違えてもエラーにはならず、別の試薬にもとづいた理論収量が出ます。それはたいてい高すぎる値で、そこから出る収率は見かけ上それだけ低くなります。

グラムではなくモル数を入れてもよいのか

かまいません。限定試薬には質量の欄とモル数の欄があり、どちらかひとつで足ります。両方入れると、このページは質量をモルに直して比べ、1パーセントを超えて食い違えばどちらかを選ぶのではなく矛盾として報告します。両方が一致したときは、質量の欄のほうが答えの土台になります。両方入れるのは、写し間違えたモル質量を捕まえてくれる習慣です。

出発点の質量より答えが小さくなるのはなぜか

反応が何かを放出するからです。炭酸カルシウム100.086グラムを焼くと生石灰が56.077グラム残り、足りない44.009グラムは煙突から出ていった二酸化炭素です。原子は保存されていますが、あなたがはかっている生成物は、入れたものの一部でしかありません。生成物のほうが試薬より重くなることもあり、そのときは反応が空気かもう一方の反応物から何かを足しています。テルミット反応が酸素でそうするのがその例です。

• Standard Atomic Weights — 有効数字4桁に簡略化した値 — Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW), IUPAC
• SI Units — 物質量（amount of substance）とその単位モル — National Institute of Standards and Technology (NIST)
• IUPAC Gold Book — 物質量（amount of substance）の定義 — International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)
• 国際単位系（SI）とは — 産業技術総合研究所 計量標準総合センター（NMIJ）