モル質量
モル質量は通常、要素粒子の化学式と標準原子量から算出される。より正確な原子量が必要な場合は、質量分析法で試料の原子量が測定される。アボガドロ定数を精密計測するプロジェクトにおいて、ケイ素28を濃縮したシリコン単結晶の原子量 M(Si) が、質量分析法により 8×10 の相対不確かさで測定されている。
高分子化合物のモル質量の測定については、「高分子#分子量」を参照のこと。
要素粒子の化学式が不明の場合でも、分子性物質であれば分子のモル質量を質量分析法で求めることが可能である。質量分析法により精密質量(英語版)を測定できれば、分子式を決定することも可能である。
気体や蒸気あるいは溶液中の溶質のモル質量は、密度あるいは融点などの巨視的な量の測定より求めることも可能である。このような測定は質量分析計による測定よりはるかに精度は劣るが、原子量を定めてきた歴史上の手段としては関心がもたれる。
一方、その名に反して原子量 (atomic weight) と原子質量 (atomic mass) は区別されるべきものである。原子量は対象試料中の原子質量の平均(を mu で除したもの)で与えられ、天秤ばかりで測定可能な量の物質を扱うのにより適したものである。例えば塩素の原子量は通常 Ar(Cl) = 35.45 であるが、原子質量が 35.45 u の塩素原子は存在しない。塩素原子を含む試料には原子質量が 34.97 u と 36.97 u の二種類の塩素原子が通常ほぼ 3 : 1 の個数比で含まれている。35.45 u はその数平均である。原子質量は核種に固有の値であるが、同位体の存在比は試料ごとに異なるので、原子量は試料ごとに異なる値をとる。
同位体の存在比は試料ごとに異なる、とはいうものの、天然由来の試料の同位体存在比はほぼ一定であることが知られている。元素の天然存在比に基づいて算出された原子量は標準原子量と呼ばれ、原子量表としてまとめられている。実用上は標準原子量を試料の原子量として用いることが多い。例えば、天然由来の試料の塩素の原子量は 35.446 から 35.457 の範囲内にある。人の手が入った市販の化学物質の塩素の原子量は、必ずしもこの範囲にはない。いずれの場合でも、より正確な原子量が必要なときには、質量分析法で試料ごとに塩素の同位体存在比が測定される。
M r ( X ) = M ( X ) M u = m ̄ f ( X ) m u {\displaystyle M_{\text{r}}(\mathrm {X} )={\frac {M(\mathrm {X} )}{M_{\text{u}}}}={\frac {{\overline {m}}_{\text{f}}(\mathrm {X} )}{m_{\text{u}}}}}
定義から明らかなように、分子量 Mr(X) と分子のモル質量 M(X) は実質的に同じものである。この二つの量はいつでも、モル質量定数の乗除により互いに換算できる。
それに対して分子量 Mr と個々の分子の質量 mf は区別されるべきものである。分子量 Mr が分子を構成する原子の原子量 Arから算出されるのに対し、試料中の個々の分子の質量 mf は原子質量 maから算出される。質量分析計で直接測定されるものは個々の分子の質量 mf であり、その精度は数十万分の一である。分子量 Mr は対象試料中の分子の平均質量 mf に相当する。巨視的な量の物質を扱うときは、mf より mf が適している。すなわち天秤ばかりで測定可能な量の物質を扱うときは、分子量がより適している。