化学で使う物理定数

アボガドロ定数や気体定数から、陽子・中性子・電子の質量まで、化学で必要な定数を、記号、値、単位とともに紹介します。

定数	Symbol	値	単位
アボガドロ定数厳密値	N_A	6.022 140 76 × 10²³	mol⁻¹
モル気体定数厳密値	R	8.314 462 618…	J/(mol·K)
モル気体定数(L·atm単位) 厳密値	R	0.082 057 366…	L·atm/(mol·K)
ファラデー定数厳密値	F	96 485.332 12…	C/mol
ボルツマン定数厳密値	k_B	1.380 649 × 10⁻²³	J/K
プランク定数厳密値	h	6.626 070 15 × 10⁻³⁴	J·s
電気素量厳密値	e	1.602 176 634 × 10⁻¹⁹	C
真空中の光速厳密値	c	299 792 458	m/s
原子質量定数(1ダルトン)	u	1.660 539 1 × 10⁻²⁷	kg
電子の質量	m_e	9.109 383 7 × 10⁻³¹	kg
陽子の質量	m_p	1.672 621 9 × 10⁻²⁷	kg
中性子の質量	m_n	1.674 927 5 × 10⁻²⁷	kg
標準大気圧厳密値	atm	101 325	Pa
0 °C、1 atmでの理想気体のモル体積厳密値	V_m	22.413 970	L/mol
0 °C、100 kPaでの理想気体のモル体積厳密値	V_m	22.710 955	L/mol
25 °C、100 kPaでの理想気体のモル体積厳密値	V_m	24.789 570	L/mol
絶対零度厳密値	T₀	0 K = −273.15	°C
水のイオン積	K_w	1.0 × 10⁻¹⁴	(25 °C)
リュードベリ定数	R_∞	10 973 731.57	m⁻¹
ボーア半径	a₀	5.291 772 1 × 10⁻¹¹	m
真空の誘電率	ε₀	8.854 187 8 × 10⁻¹²	F/m

厳密な値と測定値

2019年以降、SI単位は、アボガドロ定数、プランク定数、電気素量、ボルツマン定数を含む7つの定数の値を固定することで定義されています。これらの値は定義により厳密で、R = N_A × kやF = N_A × eのようにそれらから計算される定数も同様です。

電子、陽子、中性子の質量は今も測定値なので、小さな不確かさを含みます。ここでは有効数字8桁に丸めて示しています。

圧力がパスカルで体積が立方メートルのとき、または圧力がkPaで体積がリットルのときは、R = 8.314 J/(mol·K)を使います。圧力が気圧(atm)で体積がリットルのときは、R = 0.08206 L·atm/(mol·K)を使います。どちらも単位が違うだけで同じ定数です。

理想気体1 molの体積は、古いSTPの定義である0 °C、1 atmで22.41 L、現在のIUPACの標準である0 °C、100 kPaで22.71 Lです。25 °C、100 kPaでは24.79 Lです。

アボガドロ数とは?

アボガドロ数は6.022 140 76 × 10²³で、物質1モルに含まれる粒子の数です。2019年以降、定義により厳密な値です。

Rの値は?

モル気体定数Rは8.314 J/(mol·K)で、これは8.314 L·kPa/(mol·K)や0.08206 L·atm/(mol·K)と同じです。

陽子の質量は?

陽子の質量は1.6726 × 10⁻²⁷ kg、約1.0073 uです。中性子はわずかに重く1.6749 × 10⁻²⁷ kgで、電子は陽子の約1,836分の1の軽さです。