水H2Oのモル数から水素原子の数を求める方法と単位の解説

高1の化学の質問でよくあるのが、モル数から水素原子の数を求める問題です。この質問では、水H2O 2.0molの水素原子の数を求める問題に関する疑問について解説します。具体的には、なぜ「2.4×10の24乗」が答えになるのか、また「24×10の23乗」ではない理由、そしてなぜ24乗になるのかについて詳しく説明します。

1. モルとアボガドロ数について

まず、モルという単位について簡単に復習します。モルは、物質の量を表す単位で、1モルはアボガドロ数（約6.022×10の23乗）個の粒子を含んでいます。水素原子の場合、1モルの水素は6.022×10の23乗個の水素原子を含んでいます。

2. 2.0molの水H2Oに含まれる水素原子の数

水H2O 2.0molには、2.0×6.022×10の23乗個の水H2O分子があります。1分子の水H2Oには水素原子が2個含まれています。したがって、水素原子の総数は、2.0mol×6.022×10の23乗個×2となり、答えは2.4×10の24乗個の水素原子となります。

3. なぜ「24×10の23乗」ではなく「2.4×10の24乗」なのか

「24×10の23乗」という表記は、科学的な表現では不正確です。科学的な記数法では、数字を10のべき乗の形で表現する際、小数点を使って適切に調整します。従って、「24×10の23乗」という表記を「2.4×10の24乗」と書き直すことで、より正確な表記になります。

4. 24乗ではなく24個の水素原子がなぜ使われるのか

水素原子が2個含まれる理由は、水分子H2Oの構造にあります。水分子はH-O-Hという構造を持ち、2つの水素原子が酸素原子に結びついています。したがって、1モルの水分子には2個の水素原子が含まれていることになります。

5. まとめ

水H2O 2.0molに含まれる水素原子の数を求める際には、アボガドロ数と水分子中の水素原子の数を考慮することが重要です。また、科学的な記数法では、小数点を適切に使い、数式を正確に表現することが求められます。理解を深めるために、モルとアボガドロ数をしっかり覚えましょう。