化学量論
 | この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。 (2011年7月) |
化学量論（かがくりょうろん、英: stoichiometry）とは化学反応における量的関係に関する理論である。言い換えると、化学反応は反応系内の個々の分子が反応により決まる形式に基づく組み換えであるから、反応に関与した量の間には比例関係が成立する。以上のことから化学反応の量的関係を説明する理論である。速度論反応との対概念の（化学）量論反応については化学反応論に詳しい。
stoichiometryの語はギリシャ語の根源要素（element, principle）を意味するστοιχεῖον (stoicheion)と計測（measure）を意味するμέτρον (metron)とに由来する。
化学量論の概念
実際の化学反応系において個々の分子の変化をマクロな観測系で観察したり、変化を数え上げることは通常の方法では不可能なので、反応の変化量をマクロ系で測定するために何らかの測定量（メトリック）が必要となる。一方、化学反応に伴い膨張や収縮など熱力学的状態は変化し、場合によっては相変化も引き起こされることから、物質の測定量としては大きさのような長さの次元を持つものは不適当であり、質量が変化の測定量として採用される。
例えば、気相を無視した観測からは炭素は燃焼（酸化）すると消えて無くなってしまい、化学反応において物質は消滅したりする（或いは逆に無から発生したりする）という誤った結論が導かれてしまう。アントワーヌ・ラヴォアジエの質量保存の法則では測定量として質量を採用し、反応の前後で反応系に出入りする物質が無いように反応系を設定すると、この測定量は保存すると言い表しており、化学反応論の根幹を成す定義である。
この定義に従って反応を観測すると、反応物の変化量と生成物の変化量の間に比例関係があることがわかる。これがプルーストの定比例の法則であり、反応に関与する分子の観点から見ると、複数存在する反応物（場合によっては生成物）の間で、個々の反応毎に関与する量的関係が一意に決まっていることを表しており、それらの間には当量関係が存在する。
例に挙げると炭素と酸素から二酸化炭素が発生する反応は、炭素1当量に対して酸素は2当量が反応し、炭素と酸素から一酸化炭素が発生する反応は、炭素1当量に対して酸素は1当量が反応する。これを別の立場で見ると、複数存在する反応物の一方が過剰の場合には、少ないほうの反応物の量で反応可能な量は決まり、余剰な反応物は未反応のまま系内に残存し、それらの量は予測可能であることを意味する。
これらの化学量論の帰結より、化学反応が決まれば反応物の必要量や生成物の期待量を見積もることが可能となる。一方、化学量論による計算結果と実際の測定量の乖離から、反応の収量や元素分析による絶対純度が求められる。このように化学反応の定量関係は化学量論に立脚している。
ある一つの反応物に注目して、その反応物が関与する類似の他の反応で当量関係の間に簡単な整数比が成立するという規則性があり、それがドルトンの倍数比例の法則である（この法則の意味については後述する）。化学反応はドルトンが提言した様に原子（分子）の組み換えであり、それは（化学）反応式で表される。
化学量論と反応式
化学量論的関係を反応式で表す場合、右辺および左辺に現れる分子種に係数を付けて表す。具体的には質量保存の法則、定比例の法則および倍数比例の法則にしたがった係数が付与される。
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