種々の水溶液の密度

400 g まで 0.01 g 程度の精度ではかれる電子天秤が普通に使えるようになり、 実験に当たって、容量ではなく、重さで試薬を調製する機会が増えてきました。 以前にもまして、溶液の濃度と密度の対応を知る必要が出てきたように思います。 ここでは種々の溶液の常温常圧での質量百分率とモル濃度、密度の関係を、 市販試薬の濃度と密度とともに紹介しておきます。

１．種々の水溶液の密度（20 °C）

ここでは学生実験で出会う、塩酸、アンモニア水（海外ではもっぱら「アンモニア溶液」と呼ばれるようになりました）、 硫酸、酢酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、 塩化ナトリウム、塩化カリウムについて、 溶液の、常圧、20 °C での質量百分率とモル濃度、密度の関係をまとめておきます （この道では、伝統に沿って 20 °C を標準に取るのが、今も普通です）。 実際に必要になる精度は、せいぜい２ケタか３ケタというところですが、 元のデータブック（CRC Handbook of Physics and Chemistry 2012）にならって 1/10000 のオーダーまで記載しておきます。 なお各表の最初の行には、データブック記載のデータを多項式に当てはめた結果から計算した、 モル濃度と密度を表示するようにしました（内挿値だと思ってください）。 質量百分率（mass%）の欄に数値を入れ、各表の「計算」ボタンを押してみてください。 硫酸・酢酸については最終ケタが 5 程度ずれることがありますが、だいたい 1 程度のずれに止まります。

２．市販試薬の濃度と密度

市販試薬で頻用する酸・塩基の水溶液について、 心得ておくべきおよその濃度、密度の値を表にまとめておきます。 表の値は学生実験で使用するもので、異なる濃度のものも市販されているので注意が必要です。 例えば硝酸については 65～70 mass%程度のものも普通に市販されています （硝酸を蒸留濃縮すると68 mass%程度で共沸混合物となります。69 mass%ぐらいのものは、 密度が公称 1.42 g cm^-3 なので硝酸(1.42)、65 mass%ぐらいのものは硝酸(1.40)、 などと表記されたりします（JIS K8541 参照））。 またアンモニア水にも 25 mass%のものがあり（RoHS 適合）、最近はむしろ主流になりつつあるようです。

古い本では、モル濃度 mol/L ではなく規定度 N で表示してあることがあります。 規定度は溶液 1 L が授受する水素イオンの物質量に相当し、たとえば 1 mol/L硫酸は2 N 硫酸に相当します。 なお分析化学の実験で「共沸塩酸」と呼ばれる、 20 mass% 程度の塩酸が、 標準試薬として利用されていたことがあり、 今もカタログには掲載されていたりします。