密度とは？
密度とは、物質の単位体積あたりの質量のことです。簡単に言うと、「どれくらい詰まっているか」を表す指標です。
- 定義: 密度 = 質量 / 体積
- 単位: kg/m³ (キログラム毎立方メートル), g/cm³ (グラム毎立方センチメートル) など
例えば、水と油を比べると、水の方が密度が高い（重い）ため、油は水に浮きます。
比重とは？
比重とは、ある物質の密度と、基準となる物質（通常は4℃の純水）の密度との比です。無次元量であり、単位はありません。
- 定義: 比重 = ある物質の密度 / 基準物質の密度（通常は4℃の純水。約1g/cm³）
水よりも重い物質は比重が1より大きく、水よりも軽い物質は比重が1より小さくなります。危険物においては、水に浮くか沈むかの判断材料として重要です。
濃度とは？
濃度とは、混合物中に含まれる特定の物質の割合を示すものです。様々な表し方があります。
質量パーセント濃度
溶液全体の質量に対する、溶質の質量の割合をパーセントで表したものです。
- 定義: 質量パーセント濃度 (%) = (溶質の質量 / 溶液の質量) × 100
例えば、100gの水に10gの食塩が溶けている場合、質量パーセント濃度は10%です。
体積パーセント濃度
溶液全体の体積に対する、溶質の体積の割合をパーセントで表したものです。主に液体混合物で使用されます。
- 定義: 体積パーセント濃度 (%) = (溶質の体積 / 溶液の体積) × 100
例えば、100mLのアルコール水溶液に20mLのアルコールが含まれている場合、体積パーセント濃度は20%です。
モル濃度
溶液1リットル中に含まれる溶質の物質量（モル数）を表したものです。
- 定義: モル濃度 (mol/L) = 溶質の物質量 (mol) / 溶液の体積 (L)
化学反応などを扱う際に便利です。
密度・比重・濃度の関係性と危険物
これらの概念は、危険物の取り扱いにおいて非常に重要です。
- 密度・比重: 危険物が水に浮くか沈むか、漏洩時の広がり方などを予測するのに役立ちます。比重が1より小さい液体危険物は、水面に広がりやすく、火災のリスクが高まります。
- 濃度: 危険物の濃度によって、危険性が大きく変わることがあります。例えば、アルコールの濃度が高いほど引火しやすくなります。
危険物の性状を理解し、適切な取り扱いを行うためには、密度、比重、濃度の基礎知識が不可欠です。
例題
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質量が500g、体積が250cm³の液体の密度を求めなさい。また、この液体の比重を求めなさい。（水の密度は1g/cm³とする）
- 密度: 500g / 250cm³ = 2 g/cm³
- 比重: 2 g/cm³ / 1 g/cm³ = 2
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水80gに砂糖20gを溶かした砂糖水の質量パーセント濃度を求めなさい。
- 質量パーセント濃度: (20g / (80g + 20g)) × 100 = 20%
密度の単位換算
1 g/cm³ = 1000 kg/m³ であることを覚えておきましょう。計算問題で単位が異なる場合、単位換算が必要になります。
このページの要点
- 密度は、単位体積あたりの質量のこと。単位はkg/m³やg/cm³。
- 比重は、ある物質の密度と基準物質（通常は水）の密度との比。単位はない。
- 濃度には、質量パーセント濃度、体積パーセント濃度、モル濃度などがある。
- 密度・比重・濃度は、危険物の取り扱いにおいて重要な指標となる。