最終更新: 2026-06-30

モル体積とは

気体のモル体積とは、ある温度・圧力のもとで気体ちょうど 1 mol が占める体積のことです。理想気体の状態方程式から導かれる驚くべき結果として、この体積は気体が理想的にふるまう限り、酸素でも水素でも二酸化炭素でもすべて同じになります。同じ条件では同じ分子数の気体が同じ体積を占めるということで、これは現代的に言い換えたアボガドロの法則です。

公式

理想気体の状態方程式 PV = nRT を体積について解きます。

$$V = \frac{nRT}{P}$$

物質量を 1 mol（n = 1）とするとモル体積が得られます。

$$V_m = \frac{RT}{P}$$

ここで R は気体定数、T は絶対温度、P は圧力です。R = 0.082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ を用いると、圧力を atm、温度を K で扱うとき体積は L になります。

記号	量	単位
V	全体積	L
Vₘ	モル体積	L/mol
n	気体の物質量	mol
T	絶対温度	K
P	圧力	atm（または kPa、bar など）
R	気体定数	0.082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹

計算例

0 °C・1 atm における 2 mol の理想気体の体積を求めます。

1. 温度を K に変換：0 °C = 273.15 K。
2. モル体積：Vₘ = (0.082057 × 273.15) / 1 = 22.41 L/mol。
3. 全体積：V = n × Vₘ = 2 × 22.41 = 44.83 L。

したがって、標準状態のどんな理想気体でも 2 mol で約 44.83 L を占めます。

2 つの STP の定義

標準状態（STP）には 2 つの定義があり、モル体積がわずかに異なります。間違ったほうを引用するのは、宿題や実験レポートでよくある誤りの原因です。

定義	温度	圧力	モル体積
従来の STP	0 °C	1 atm（101.325 kPa）	22.41 L/mol
IUPAC の STP（1982 年〜）	0 °C	100 kPa	22.71 L/mol
SATP（常温常圧）	25 °C	100 kPa	24.79 L/mol

入門化学で暗記する古典的な「1 mol あたり 22.4 L」は、従来の 1 atm の定義を指します。データ表や試験が 100 kPa を指定している場合は、代わりに 22.71 L/mol を使ってください。

理想気体の仮定が崩れるとき

モル体積の公式は、気体分子を相互引力のない点粒子として扱います。これは分子どうしが十分に離れている低圧・高温でよく成り立ちます。気体の沸点付近や高圧では、分子間力や分子の有限の大きさによって測定可能なずれが生じます。そうした条件ではファンデルワールスの状態方程式などの実在気体モデルのほうが正確です。

関連する計算

体積が分かれば、気体の物質量はモル質量を介して質量と、また結合気体の法則を介して圧力や温度の変化と直接結びつきます。モル体積は気体の化学量論でも橋渡しの役割を果たし、気体反応物のモル数と実験で測る体積（L）との間を変換できます。

よくある質問 (FAQ)

気体のモル体積とは何ですか？

モル体積とは、指定した温度・圧力で気体 1 mol が占める体積のことです。理想気体では Vm = RT/P で表され、どの気体かによらず条件だけで決まります。0 °C・1 atm では約 22.41 L/mol、0 °C・100 kPa では約 22.71 L/mol です。

22.4 L/mol はどこから来るのですか？

Vm = RT/P に T = 273.15 K（0 °C）と P = 1 atm、R = 0.082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ を代入すると 22.41 L/mol になります。これが教科書で STP の値としてよく引用される数字です。理想気体を仮定しているため、実在気体は特に凝縮点付近でわずかにずれます。

どの STP の定義を使えばよいですか？

2 通りあります。従来の定義は 0 °C・1 atm（101.325 kPa）で 22.41 L/mol、1982 年以降の IUPAC の定義は 0 °C・ちょうど 100 kPa で 22.71 L/mol です。授業やデータ表がどちらを前提にしているか確認してください。本ツールはどちらにも対応するので、圧力をそれに合わせて設定するだけです。

モル体積は温度や圧力でどう変わりますか？

Vm = RT/P なので、モル体積は絶対温度に正比例し、圧力に反比例します。25 °C（298.15 K）・1 atm では約 24.47 L/mol で、0 °C の値より大きくなります。圧力を 2 倍にするとモル体積は半分になります。