平均分子量の求め方を完全解説！空気28.8の理由と高分子の計算手順

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高校化学を学ぶ多くの受験生から「平均分子量の問題になると急に立式がわからなくなる」という相談が予備校の質問窓口に寄せられます。このつまずきの根本原因は、「平均」という日常用語に引きずられ、無意識に相加平均（足して成分数で割る計算）を連想してしまう思考回路にあります。

化学における「平均分子量（見かけの分子量）」とは、複数種類の気体が混ざり合っている気体を、仮想的に「1種類の気体」とみなしたときの分子量を指します。たとえば、分子量4.0のヘリウムと分子量44の二酸化炭素が混ざっているとき、両者の分子数がまったく同じであれば足して2で割る計算が成り立ちます。しかし、現実の混合気体ではヘリウムが99個、二酸化炭素が1個というように構成比が偏っている場合がほとんどです。粒の数が圧倒的に多い気体の性質が支配的になるため、単純に割るのではなく「粒の多さ（物質量の割合）」に応じた重み付け（加重平均）を行わなければなりません。

混合気体の平均分子量（$M_{\text{avg}}$）を求める普遍的な基本公式は次の通りです。

平均分子量 $M_{\text{avg}} = M_A \times \frac{n_A}{n_{\text{all}}} + M_B \times \frac{n_B}{n_{\text{all}}} + \dots$
（※ $M_A, M_B$ は各気体の分子量、$n_A, n_B$ は各気体の物質量、$n_{\text{all}}$ は全物質量）

ここで登場する $\frac{n_A}{n_{\text{all}}}$ こそがモル分率です。同温・同圧の条件下では、アボガドロの法則により「気体の体積比＝物質量比（モル比）」が成立するため、気体の体積百分率（体積％）をそのままモル分率として扱って差し支えありません。この原理さえ腹落ちしていれば、複雑に見える混合気体の問題でも迷わず立式へと進むことが可能になります。