平均分子量・とは？初心者向けにやさしく解説する基本ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

平均分子量・とは？

このページでは平均分子量とは何かを、初心者にも分かるように丁寧に解説します。

「平均分子量」とは、物質の分子の大きさをひとつの数で表した指標のことです。特に高分子化合物（ポリマー）を扱うときに重要になります。個々の分子はさまざまな分子量をもっています。平均分子量は、その分布を代表する値として使われます。

Mn と Mw の違い

平均分子量にはいくつかの種類がありますが、最もよく出てくるのが Mn（数平均分子量）と Mw（重量平均分子量）です。

Mn は「分子の数」で重みを平均します。式は次のとおりです。

Mn の定義: Mn = Σ(Ni Mi) / Σ Ni

Mw は「分子の量（分子量）を二乗で重みづけ」した平均です。式は次のとおりです。

Mw の定義: Mw = Σ(Ni Mi^2) / Σ(Ni Mi)

指標	意味
Mn	分子の数で割った平均
Mw	分子量を二乗で重みづけした平均

実例を用いて考えてみましょう。分子の種類が3つあり、それぞれの個数 Ni と分子量 Mi は次のとおりです。 M1 = 100、N1 = 2、 M2 = 200、N2 = 3、 M3 = 500、N3 = 1。

このとき Mn は

Mn = (2×100 + 3×200 + 1×500) / (2 + 3 + 1) = (200 + 600 + 500) / 6 = 1300 / 6 ≈ 216.7

Mw は

Mw = (2×100^2 + 3×200^2 + 1×500^2) / (2×100 + 3×200 + 1×500) = (2×10000 + 3×40000 + 1×250000) / 1300 = (20000 + 120000 + 250000) / 1300 = 390000 / 1300 ≈ 300

この例のように、一般的には Mw が Mn より大きくなる傾向 があります。これは「分子が大きい方に重みを置く」ためで、分子量分布の広がりが大きい場合に特にそうなります。

なぜ平均分子量を知るのか？

高分子の性質は分子量に左右されやすく、溶解性・機械的性質・粘度・融点などに影響します。そのため Mn や Mw を把握することで、材料の設計や品質管理、特性予測がしやすくなります。

実務での使い方

実験データをもとに Mn と Mw を計算するには、各分子の個数 Ni を把握することが重要です。実際のポリマー分布は広がりがあり、分布の形状を読み替えることで材料の特性を見積もることができます。

よくある誤解

平均分子量は「分子の総重量を分子の総数で割った値」ではありません。Mw が Mn より大きくなる理由も、分布の影響です。こうした点を覚えておくと混乱を避けられます。

まとめ

簡単に言えば、平均分子量は「分子の大きさをひとつの数で表す方法」です。Mn は分子の数で割った平均、Mw は分子量を二乗で重みづけした平均、この2つを知ることで高分子の性質をより正しく予測できます。

平均分子量の同意語

数平均分子量: 分子の個数分布に基づく分子量の平均。Mn と同義で用いられることが多い表現です。
Mn: 数平均分子量の略称。分子の個数分布に基づく平均的な分子量を指します。
重平均分子量: 分子の質量分布に基づく分子量の平均。Mw と同義で使われます。
Mw: 重平均分子量の略称。分子の質量分布に基づく平均的な分子量を指します。
分子量平均: 分子量の平均を指す表現。文脈次第で Mn または Mw のどちらかを意味します。
分子量の平均値: 分子量の平均値を表す言い換え。Mn か Mw の意味で用いられることがあります。
平均モル質量: モル質量の平均を指す表現。文脈により Mn/Mw のいずれかを意味します。
モル平均分子量: モルを基準とした平均分子量の表現。Mn または Mw を指すことが多いです。
重量平均分子量: Mw の別表現。分子の質量分布に基づく平均分子量を指します。
重さ基準の分子量平均: Mw の説明として使われることがある、重量に基づく平均分子量の意味です。

平均分子量の対義語・反対語

最小分子量: 分子量の中で最も小さい値を指す概念。平均分子量がデータの中心を示すのに対し、下限値として分布の下側を表します。
最大分子量: 分子量の中で最も大きい値を指す概念。平均分子量と対照的に分布の上限を示します。
分子量の中央値: データを小さい順に並べたとき中央に来る分子量。平均分子量と異なる場合があり、データ分布の形を把握するのに役立ちます。
分子量分布の範囲: 分子量の最大値と最小値の差。分布の広がりを表す指標で、平均だけでは分からないばらつきを示します。
分子量のばらつき: 分子量がどれだけばらついているかを示す概念。分布の広がりを指す一般的な表現で、平均値だけでは分布を捉えきれない場合に重要です。
分子量の標準偏差: 分布の広がりを数値で表す指標。平均分子量と組み合わせて、分布の性質を詳しく把握する際に用いられます。

平均分子量の共起語

数平均分子量: 分子の個数で平均をとった分子量。全分子の数で加重平均され、 Mn と呼ばれることが多い。
Mn: 数平均分子量の略称。試料中の分子の数で平均をとった値。
重平均分子量: 分子の質量の大きさで平均をとる分子量。Mw として表され、分子量分布の大きい分子の影響が強い。
Mw: 重平均分子量の略称。Mw は分子量分布の重みづけ平均を示す。
モル質量: 1モルあたりの質量。ポリマーでも使われる概念で、単位は kg/mol や g/mol。
分子量: 分子ひとつの質量の総称。物質1分子の質量を表す指標。
分子量分布: サンプル中の分子量がどの程度ばらついているかを表した分布。広がりが大きいほど分布が広い。
分子量分布関数: 分子量とその出現頻度の関係を表す関数。横軸は分子量、縦軸は相対頻度や累積比。
Mw/Mn: MwをMnで割った比。分子量分布の広がりを定量化する指標。
PDI: ポリ分散指数。 Mw/Mn の値で、値が1に近いほど分子量のばらつきが少ない。
ポリ分散指数: MwとMnの比を示す指標。分子量分布の広がりを数値化します。
MWD: Molecular Weight Distribution の略。分子量分布全体を指す語。
分子量分布幅: 分子量分布の幅を表す概念。しばしば Mw−Mn や標準偏差で表される。
ゲル浸透クロマトグラフィー: GPC の日本語表記。ポリマーの分子量分布を評価する分析法。
GPC: Gel Permeation Chromatography の略。分子量分布を測定する標準的手法。
サイズ排除クロマトグラフィー: SEC の日本語表記。分子量に応じて分離するクロマトグラフィー法。
SEC: Size Exclusion Chromatography の略。分子量分布を測定する手法。
分子量の単位: 分子量を表す単位。主なものには kg/mol や Da などがある。
kg/mol: キログラム毎モル。分子量の主要な単位の一つ。
Da: ダルトン。1 Da はほぼ 1 g/mol に相当する分子量の単位。
分子量標準偏差: 分子量分布のばらつきを統計的に表す指標のひとつ。σn や σw などで表現。
分布の広がり: 分子量分布がどれだけ広いかを表す一般的な表現。PDI や標準偏差で表されることが多い。

平均分子量の関連用語

平均分子量: ポリマーなどの全分子の総質量を分子の総数で割った値の総称。分子量分布の中心を表す指標として使われ、Mn、Mw、Mz などの下位指標に分けられる。
数平均分子量 Mn: 分子の個数を基準にした平均分子量。Mn = Σ Ni Mi / Σ Ni のように計算され、分子量が小さい分子の影響を受けやすい。
重量平均分子量 Mw: 分子の質量で重み付けして平均した分子量。大きい分子が分布の影響を強く受けるため Mnより大きくなることが多い。 Mw = Σ Ni Mi^2 / Σ Ni Mi のように計算されることが多い。
ズ平均分子量 Mz: 分子量の3乗で重み付けした平均。分子量分布の尾部が厚い場合に値が大きくなることがある。
分子量分布 MMD: サンプル中の分子量の分布の形を表す概念。幅が大きいほど分子量の揺らぎが大きい。
ポリ分散指数 PDI: Mw を Mn で割った値。1に近いほど分子量が揃っている。
分子量分布の幅: 分子量分布の広がりを示す指標。PDI などで定量化される。
相対分子量: 質量を基準とした分子量の相対的指標。実験条件や文献での表現で使われることがある。
絶対分子量: 標準物質に依存せず、光散乱などの手法で直接決定する分子量。
モル質量: 1モルあたりの質量。一般に g/mol で表す基本的な分子量の単位。
ゲル浸透クロマトグラフィー GPC/SEC: 分子量分布を測定する代表的な分離法。分子のサイズに基づいて分離し、標準物質でMn・Mwを推定する。
光散乱法: 光の散乱を利用して分子量を測定する手法。静的光散乱で Mn・Mw、動的光散乱で分子量分布の情報を得る。
SEC-MALS: SECと多角度光散乱を組み合わせた測定法。絶対分子量分布や分子量特性の推定に用いる。
オスモメトリ: 浸透圧を測定して Mn を求める古典的な方法。小分子量のポリマーに適用されることが多い。
キャピラリ粘度測定: 毛管粘度を測定して分子量を推定する古典的手法。通常は相関式と組み合わせて Mn や Mw を推定する。