以 mol/L 表示的莫耳濃度是利用密度依下列公式計算而得：M = (密度 g/mL × 質量分率 × 1000) ÷ 莫耳質量 g/mol，因此任何從密度到莫耳濃度的換算實際上是兩件獨立的工作：先把密度轉成 g/mL（或是從 g/cm³、kg/m³、lb/ft³、lb/gal 及其他單位換算過來），再把數值連同溶質的質量百分比與莫耳質量代入化學公式。密度數值只是題目中負責單位換算的那一半——這部分屬於機械式運算——而剩下的工作則是純化學，再好的計算機也無法取代。最常見的陷阱是：真實世界中的密度值幾乎不會剛好就是 g/mL——規格表用的是 g/cm³、學術論文用的是 kg/m³、北美業界則用 lb/ft³ 或 lb/gal。這種單位不match 的情況，正是一個專門的 密度單位轉換器 應當出現在工作流程中的原因，而下面所用的換算係數直接來自同一套建構轉換器的 SI 定義。
一旦密度已經是 g/mL，而且你手邊有溶質的質量百分比與莫耳質量，剩下的就只是乘與除而已。本文的所有內容都設計成讓你可以徒手完成化學運算，單位換算的步驟只需幾秒鐘就能處理，而且完全不用離開這個頁面。
密度轉莫耳濃度的公式
對於成分以質量百分比表示的溶液，密度、質量百分比與莫耳濃度之間的關係為：
M (mol/L) = ρ (g/mL) × w × 1000 ÷ Mm (g/mol)
其中 ρ 是溶液的密度，單位為克每毫升；w 是溶質的質量分率（所以 10 % 溶液的 w = 0.10）；Mm 則是溶質的莫耳質量，單位為克每莫耳。1000 這個因子是把 1 公升中的 1000 mL 轉換到正確的尺度：密度 (g/mL) × 1000 mL/L 得到 1 公升溶液的克數，乘上 w 得到該公升中溶質的克數，再除以 Mm 把克數轉成莫耳數。所得結果，依定義，就是每公升溶液中所含溶質的莫耳數——也就是莫耳濃度所衡量的量。
如果你只知道體積百分比或莫耳百分比，公式會不同，不能直接把它代換成 w——請使用與標籤上或參考表中濃度單位相符的版本。如果你完全不知道溶液的組成，單靠密度資訊是不夠的，沒有任何公式能從中推出莫耳濃度。
如何把密度轉換成莫耳濃度
- 找出溶液的質量百分比 (w)。從瓶身標籤、安全資料表、題目敘述或參考表中讀取。沒有 w，公式就沒有輸入值——請在此停下，先查清楚組成再繼續。
- 找出溶質的莫耳質量 (Mm)。依據化學組成查表。氯化鈉 (NaCl) 是 58.44 g/mol，葡萄糖 (C6H12O6) 是 180.16 g/mol，蔗糖 (C12H22O11) 是 342.30 g/mol。對於水合鹽，請使用水合形式的莫耳質量——無水形式與十水合物會給出不同的結果。
- 把密度轉換成 g/mL。如果你的密度已經是 g/mL 或 g/cm³，那就完成了——兩者完全相同。若是 kg/m³，請除以 1000。若是 lb/ft³，請乘以 0.016018463。若是 lb/gal (美制)，請乘以 0.11982643。若是其他單位，請使用密度轉換器，在 g/cm³、kg/m³、lb/ft³、g/L、kg/L、mg/mL、lb/in³、oz/in³、lb/gal 之間來回切換，整個過程即時在瀏覽器中完成。
- 代入 M = ρ × w × 1000 ÷ Mm。把三個數字相乘，再除以莫耳質量，並以 mol/L（等同於 M 或 molar）表示結果。計算過程中多保留一至二位有效位數，只在最後一步才四捨五入。
- 以水作為基準進行合理性檢查。4 °C 的純水密度為 1 g/mL，因此含水溶液的密度應該落在此值附近——遠高於此值通常代表溶有較重的鹽類，遠低於此值通常代表是輕質的有機溶劑。如果你得到的數值嚴重偏離基準，那麼幾乎可以確定單位換算步驟出了倍數錯誤。
先把密度轉成 g/mL
化學公式只接受 g/mL，但密度值可能來自許多不同的單位。你需要的精確換算因子如下：
| 如果你的密度單位是 | 運算方式 | 等價敘述 |
|---|---|---|
| g/cm³ | 恆等 | 1 g/cm³ = 1 g/mL |
| kg/m³ | 除以 1000 | 1000 kg/m³ = 1 g/mL |
| g/L | 除以 1000 | 1000 g/L = 1 g/mL |
| kg/L | 恆等 | 1 kg/L = 1 g/mL |
| mg/mL | 除以 1000 | 1000 mg/mL = 1 g/mL |
| lb/ft³ | 乘以 0.016018463 | 1 lb/ft³ = 0.016018463 g/mL |
| lb/gal (美制) | 乘以 0.11982643 | 1 lb/gal = 0.11982643 g/mL |
| lb/in³ | 乘以 27.679905 | 1 lb/in³ = 27.679905 g/mL |
這些不是經四捨五入的近似值——它們來自磅 (0.45359237 kg)、英吋 (0.0254 m)、英呎 (0.3048 m) 與美制加侖 (231 in³) 的精確定義，並符合 NIST SP 811 國際單位制指南。由於化學公式將密度視為乘法因子，即使是微小的單位誤差也會直接傳遞到最終的莫耳濃度，所以值得採用精確的換算因子，而不是去背誦粗略的經驗法則。
最快的方式是把數值一次輸入密度轉換器，「從」設定為你來源使用的單位，「轉換為」設定為 g/mL，然後讀取答案。對於混合不同慣例的數值——例如規格表是 lb/gal 而論文是 kg/m³——勾選「一次顯示所有單位」選項，就能在同一張表中看到所有支援的單位，讓 g/mL 那一欄緊鄰原始數值，方便一眼交叉核對。如果你想要更深入了解僅僅單位換算步驟的逐步說明，如何在幾秒內轉換密度單位 一文涵蓋了所有支援的單位配對。
計算範例：10 % 氯化鈉溶液
以一瓶標示為「10 % w/w」、在 20 °C 的氯化鈉水溶液為例。從參考表中可知，其密度為 1.07 g/cm³（也就是 1.07 g/mL，無需換算），而 NaCl 的莫耳質量為 58.44 g/mol。
步驟 1。以 g/mL 表示的密度：ρ = 1.07 g/mL（已經是正確單位）。
步驟 2。質量分率：w = 10 % = 0.10。
步驟 3。莫耳質量：Mm = 58.44 g/mol。
步驟 4。套用公式：
M = ρ × w × 1000 ÷ Mm M = 1.07 × 0.10 × 1000 ÷ 58.44 M = 107 ÷ 58.44 M = 1.831 mol/L
因此一個 10 % w/w 的氯化鈉溶液大約是 1.83 M。如果密度是以 kg/m³ 表示 (1070 kg/m³) 而非 g/mL，則需先除以 1000 得到 1.07 g/mL，其餘計算完全不變。若密度是以 lb/gal 表示（約 8.93 lb/gal），乘以 0.11982643 一樣得到 1.07 g/mL——這正是密度轉換器按一個按鍵就能完成的單位步驟。
為何單靠密度永遠不夠
密度是質量除以體積。莫耳濃度是每體積溶液中溶質的莫耳數。兩者之間的橋樑是組成——也就是質量中有多少是你真正關心的溶質——再加上溶質的莫耳質量以把克數轉成莫耳數。1.0 g/mL 的純水溶液對任何溶質而言莫耳濃度都是零；而 1.0 g/mL 的 5 % 葡萄糖溶液，與 1.0 g/mL 的 5 % 蔗糖溶液相比，莫耳濃度完全不同，即使兩者的密度相同。兩個看起來一樣的密度數值，背後可能隱藏著數量級的莫耳濃度差異，這正是為什麼化學輸入的重要性永遠高於密度換算本身。
公式仍然適用、但你需要多做一步的常見情境包括：水合鹽（請使用水合形式的莫耳質量，而非無水形式）、含多種溶質的混合物（依各溶質自身的 w 與 Mm 計算其莫耳濃度），以及高濃度下的非理想溶液（真實密度會略為偏離教科書數值，因此實測密度永遠比查表值更可信）。對於溫度敏感的工作，請務必把密度與其量測溫度配對使用——20 °C 時的「1.07 g/mL」在 40 °C 時並非同一個數字。
值得記住常見密度基準值
有幾個密度值出現得夠頻繁，可以當作目測換算結果時的參考基準：
| 物質 | g/cm³ | kg/m³ | lb/ft³ |
|---|---|---|---|
| 純水 (4 °C) | 1.000 | 1000 | 62.428 |
| 海水 (典型) | 1.025 | 1025 | 64.0 |
| 乙醇 (20 °C) | 0.789 | 789 | 49.3 |
| 甘油 | 1.261 | 1261 | 78.7 |
| 鋁 | 2.70 | 2700 | 168.6 |
| 鋼 | 7.85 | 7850 | 490 |
| 汞 | 13.534 | 13534 | 845 |
如果你轉換的應該是含水溶液，卻得到 1.07 g/mL、1.20 g/mL 這類數值，最可能的解釋是溶解了百分之一、二的溶質——遠離這個範圍的數值，通常代表是有機溶劑（低於 1 g/mL）或是高濃度的鹽水或酸液（遠高於 1 g/mL）。所有支援的單位——包括 g/cm³、kg/m³、lb/ft³、g/mL、kg/L、mg/mL、lb/in³、oz/in³、lb/gal 以及 g/L——都在瀏覽器端（client-side）完成轉換，因此關於你樣本的任何資訊都不會離開你的裝置。
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