物質量（ぶっしつりょう、）は、物質の量を表す物理量のひとつである。1971年に国際単位系の7番目の基本量に定められた量で、物質を構成する要素粒子の個数をアボガドロ定数 (約 6.022×10 mol) で割ったものに等しい。要素粒子は、普通は、分子をつくる物質の場合は分子であり、イオン結晶では組成式で書かれるものであり、金属では原子である。熱力学的な状態量として見れば示量性状態量に分類される。日常的には、物質の量は「２リットルの水」のように体積で表すか、「５キログラムの食塩」のように質量で表すことが多い。しかし、目に見える大きさの物質は、原子、分子、イオンなどの目に見えないほど小さな粒子(これらの粒子やこれら粒子の組み合わせを物質の要素粒子という)から構成されていて、不連続構造をもつ。そのため、物質の量を、物質を構成する要素粒子の数で表すことも可能である。目に見えるか見えないかくらいの小さな物質でも莫大な数の要素粒子からできているので、要素粒子の個数そのものではなく、要素粒子の個数を非常に大きな定数で割ったもので物質の量を表す。個数そのものは不連続な離散量であるが、それが莫大な個数なので、物質量は体積や質量と同様に連続量として扱える。物質量のSI単位はモル(mol)である。表記する場合は、量記号はイタリック体の 、量の次元の記号はサンセリフ立体の N が推奨されている。要素粒子Xの個数を"N" (X)、アボガドロ定数を"N" とすれば、物質量 (X) は次の式で定義される。"N" (X)は個数という無次元量であり、(X) は物質量の次元 N を持つので、アボガドロ定数の次元は物質量の逆数N となり、その単位はモルの逆数(mol)となる。物質量は、動力学に基づく量である質量に比例する。物質Xの質量が であるとき、物質Xの物質量はで与えられる。ここで係数 (X) は物質Xのモル質量である。アボガドロ定数の値や、その詳細は「アボガドロ定数」の記事を参照のこと。また、物質量の歴史および単位の定義については「モル」の記事を参照のこと。物質量は、物質名の指定だけでは曖昧となる場合がある。たとえば窒素分子は分子を要素粒子とみなすと1個であっても、原子を要素粒子とすると2個の原子として識別される。したがって 0 ℃、1013 hPa で 22.4 L の窒素ガスには、二窒素分子であれば 1.00 mol が、窒素原子であれば 2.00 mol 含まれる。また二塩基酸である硫酸が水酸化ナトリウムと中和して硫酸ナトリウムと水を生成する場合には、硫酸分子の2個の水素がそれぞれ中和反応により1分子の水を生成するので、 1 mol の硫酸は水素イオンの物質量としては 2 mol となる。あるいはモノマーユニットの繰り返しからなる高分子化合物では、モノマーユニットを要素粒子とした物質量と高分子の分子自体を要素粒子とした物質量が共に使われるので、要素粒子を正しく指定する必要がある。要素粒子が明示されていない場合は、分子を含まない単体では原子が要素粒子とされ、一種類の分子のみを含む純物質では分子が要素粒子とされていることが多い。ただし、硫黄や酸化リン(V)、酢酸銅(II)一水和物のように例外も多い。このように要素粒子を誤解される余地がある場合は、化学式〈例えば分子式:PO、イオン式:Hなど〉を示すなどして要素粒子を明示する必要がある。原子や分子やイオンの集合体からなる物質では、要素粒子を化学式〈例えば石英 SiO、ミョウバン KAl(SO)•12HO、硫化鉄(II) FeS など〉で示し、要素粒子が原子や分子やイオンの組み合わせであることを明示する。要素粒子は、都合のよいように選ぶことができ、物理的に実在する個々の粒子である必要はない。例えば、鉄：硫黄の質量比が Fe : S = 61.3 : 38.7 である硫化鉄の要素粒子を FeS とすることができる。あるいは、(1/5)KMnO のような要素粒子は、そのような要素粒子は存在しないという意味で人為的なものであるが、酸性条件下の酸化還元滴定では、これを１個の電子を受け取る要素粒子と考えることができる。要素粒子を都合のよいように選ぶことができる、とはいうものの、"pV" = "nRT" のような式や束一的性質を含む式では、"n" の定義で考えられる要素粒子は、独立に並進運動する粒子とすべきである。例えば、乾燥空気は、窒素分子、酸素分子、アルゴン原子などからなる混合気体である。SIの定義では、要素粒子は必ずしも同等の粒子とは限らないので、乾燥空気 1mol という表現も許される。乾燥空気の要素粒子は独立に並進運動する粒子であり、その状態方程式に現れる物質量 "n" は、独立に並進運動する粒子数をアボガドロ定数で割ったもの、すなわち窒素分子の数 ＋ 酸素分子の数 ＋ アルゴン原子の数 ＋ 二酸化炭素分子の数 ＋ … をアボガドロ定数で割ったものである。この様に要素粒子の選び方には幾分かの任意性がある。詳細はモルの記事を参照のこと。現実の物質は原子、分子、イオン、電子などあるいはこれらの集合体からなる不連続構造をもつ要素粒子から構成されるが、物質量はそれら要素粒子の存在を前提しなくても物質の量を表す概念として定義できる。すなわち、物質Xの質量が であるとき、物質Xが一成分系とみなせるならば、物質Xの物質量をで定義することができる。ここで係数 "M"(X) は、目的に応じて任意に決められる定数である。物質Xが多成分系ならば、各成分xの物質量は、その成分の質量 (x) と係数 "M"(x) で同様に定義することができる。必要であれば、物質Xの物質量は各成分の物質量の総和で定義できる。係数 "M"(X) や "M"(x) は、物質あるいは成分ごとに任意に決められるので、物質系の熱力学的解析に便利なように決めることができる。例えば、全ての物質Xについて "M"(X) = 1 とするなら、グラムまたはキログラムを物質量の単位として用いることができる。 化学平衡にある物質系や化学反応が起こる過程では、元素の原子量と物質Xに含まれるすべての元素の質量分率に基づいて "M"(X) を決めると解析が容易になる。物質量が原子の存在を前提しなくても定義できることを強調したいならば、19世紀の化学者に倣って原子量という言葉を「当量」、「結合重量」、「比例数」などの言葉に置き換えてもよい。いずれにせよ「元素の種類は高々可算個である」、「物質は有限個の元素からできている」、「各元素の原子量は物質の履歴に依らない」と仮定するなら、元素の原子量表を作成することができる。各元素の原子量 "M"(E) は任意に決められるので、全ての元素Eについて "M"(E) = 1 としてもよいし、古典的な重量分析により実験的に決めてもよいし、あるいはIUPACの原子量表の値を用いてもよい。三つの仮定に加えてさらに「元素の質量は保存する」と仮定するなら、元素Eの物質量も保存する。以上の前提のもとで、物質Xに含まれるすべての元素の質量分率を決定することができれば、物質Xの組成式を決定することができる。すなわち、要素粒子の存在を前提しなくても、古典的な重量分析により、物質Xの組成式を決定することができる。組成式から計算した式量を係数 "M"(X) とすれば、定義式から物質Xの物質量が求まる。組成式から計算した式量に適当な数を乗じたものを係数 "M"(X) としてもよい。例えば、アセチレンとベンゼンは元素組成が等しいので、どんな原子量表を使っても組成式と式量は二つの物質で同じになるが、ボイル＝シャルルの法則が成り立つ温度 "T"、圧力 "p"、体積 "V" のもとでは次式で定義されるアセチレンのガス定数はベンゼンのそれの三倍である。そこで、係数 "M"(X) を "M"(ベンゼン) = 3"M"(アセチレン) となるようにとればは二つの物質で同じ値になる。このときアセチレンの化学式を CH と書くなら、ベンゼンの化学式は CH になる。他の物質についても同様な操作を施せば、理想気体の状態方程式を物質の種類に依存しない形で書き下すことができる。アセチレンの化学式を CH と書くなら、メタンの化学式は CH になる。 メタンの化学式を CH と書くなら、アセチレンの化学式は CH に、ベンゼンの化学式は CH になる。ここでIUPACの原子量を使えば "M"(CH) = 16.042 g/mol となり、気体の種類に依らない気体定数は 8.314 J K mol になる。ただし「各元素の原子量は物質の履歴に依らない」と仮定したので、ここでは 12 g の炭素12ではなく、12.011 g の炭素の物質量を 1 mol とした。同位体の分離や濃縮を、要素粒子の存在を前提としないで熱力学的に取扱うには、「元素の原子量は物質の履歴に依らない」という仮定を除いて「化学元素は原子量の異なる同位元素の混合物である」ことを認めれば良い。さらに「元素の質量は保存する」という仮定を除けば、放射性物質も要素粒子の存在を前提としないで熱力学的に取扱うことができる。物質量を表す歴史的な単位として以下に挙げるようなものがあるが、計量法ではモルのみの使用しか認めていないことから、MSDSのような公示文書や商品の計量表示ではモル以外の表記は推奨されない。

出典:wikipedia