[화학 강의] 완전 쉽게 설명하는 화학 이야기 – 몰(mole)

 

 

몰(mole) 화학양론에서 주로 거론되는 단위이다.

 

물질의 화학량을 측정하는 단위이고, 약자는 mol이라고 부른다.

 

mole 는 라틴어 ‘더미’라는 의미이다.

 

연필 한 다스(dozen)는 12개

 

이와 같이 물건의 묶음 단위를 표현하는 것처럼

 

눈에 보이지 않는 화학 세계에선 화학 반응에 참여하는 수 많은 물질, 분자나 이온을 숫자를

 

묶음 단위로 표현하기 쉽게 특별한 단위를 사용하는 것이다.

 

 

이것이 바로 몰(mole)이라는 단위이다.

 

 

이 단위는 6.022 x 1023 개이고, 이 수를 아보가드로 수(Avogradro’s number, NA)라고 한다.

 

풀어서 서술하면 6.022 X 100,000,000,000,000,000,000 개 (= 602,200,000,000,000,000 개)이다.

 

일상 생활에서는 가늠하기도 힘든 수이지만,

 

화학 세계에서 화학 반응을 표현하기 위한 기본 표현 방법으로 사용된다.

 

 

[ 1 mol 의 표현 예시 ]

 

1 mol 축구공 = 6.022 x 1023 개의 축구공

 

1 mol 골프공 = 6.022 x 1023 개의 골프공

 

1 mol HCl(염산) = 6.022 x 1023 개의 HCl(염산)

 

1 mol Na+ 이온 = 6.022 x 1023 개의 Na+ 이온

 

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그러면 왜 mol과 아보가드로 수가 화학에서 중요할까?

 

이것은 분자의 수와 분자의 질량 사이의 관계 때문이다.

 

어떤 원소의 원자 1몰의 질량은 그 값이 수치적으로 그 원소의 단위가 없는 상대원자량과 같다.

 

몰질량(molar mass)의 단위는 grams per mole = g/mol 이다.

 

물질 1 mol은 분자량이나 화학식량과 같은 질량을 그램(g) 단위로 갖는다.

 

 

이 표현들이 어떤 뜻인지 아래 예시를 보자.

 

 

 

HCl 분자량 = 36.5 , HCl 의 몰질량 = 36.5 g ( 6.022 x 1023 개)

 

→ HCl 1 mol 은 36.5g

 

→ HCl의 몰질량은 36.5 g/mol (=HCl 1mol 당 36.5 g의 질량을 갖는다 라는 의미)

 

→ HCl 1 mol의 분자 수 = 1 mol x (6.022 x 1023 mol-1) = 6.022 x 1023 개

 

 

NaCl 분자량 = 58.5 , HCl 의 몰질량 = 58.5 g ( 6.022 x 1023 개)

 

→ NaCl 1mol 은 58.5g

 

→ NaCl의 몰질량은 58.5 g/mol (=NaCl 1mol 당 58.5 g의 질량을 갖는다 라는 의미)

 

→ NaCl 1 mol의 분자 수 = 1 mol x (6.022 x 1023 mol-1) = 6.022 x 1023 개

 

 

H2O 분자량 = 18.0 , HCl 의 몰질량 = 18.0 g ( 6.022 x 1023 개)

 

→ H2O 1mol 은 18.0g

 

→ H2O의 몰질량은 18.0 g/mol (=H2O 1mol 당 18.0 g의 질량을 갖는다 라는 의미)

 

→ H2O 1 mol의 분자 수 = 1 mol x (6.022 x 1023 mol-1) = 6.022 x 1023 개

 

 

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화학 실험을 할 때,

 

반응물의 분자를 셀 수 없지만, 정확한 개수를 갖도록 무게를 달아야(칭량) 한다.

 

즉, 갯수비를 질량비로 바꾸어야 한다.

 

분자의 수와 질량 사이의 변환 인자(conversion factor)로서 몰질량이 사용된다.

 

 

 

[예시]

 

0.50 mol의 물이 화학반응에서 필요하다고 하자. 물을 몇 그램(g) 취해야 하는가?

 

→ 0.5 mol 해당하는 물의 질량을 알아내라는 뜻이다.

 

물의 몰질량은 = 18.0 g/mol 이다.

 

변환 인자를 사용해서 계산식을 사용하면 아래와 같다.

 

 

즉, 저울로 물을 9 g 을 취하면 0.5 mol 해당하는 것이다.

 

몰질량은 물질의 질량과 몰 단위의 물질의 화학량 사이의 환산인자가 되는 것이다.

 

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중요한 점은 화학 반응식에서는 몰(분자의 수)이 사용되지만,

 

실험실에서는 반응물의 무게를 재는 데에는 그램(g)이 사용된다는 것이다.

 

몰은 얼마나 많은 개수의 반응물이 필요한지를 말해주며,

 

그램은 얼마나 많은 질량의 반응물이 필요한지를 말해주는 것이다.

 

 

 

몰 : 분자의 수 또는 화학실 단위의 수

 

그램 : 반응물의 질량

 

 

 

한 반응물의 그램 수로부터 또 다른 반응물의 그램 수로 직접 갈 수 없다는 뜻이다.

 

화학 반응 실험을 진행할 때에는 사용하는 시약의 질량을 우선 mol 로 변환시켜야 한다.

 

몰질량을 변환 인자로서 사용해서 필요없는 단위가 없어지도록 식을 세워서 계산한다.

 

 

그램(g) ⇒ mol ⇒ 계산

 

이것이 화학 실험의 시작 단계인 것이다.

 

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신기방기 과학교실

 

Written by Chang-Ho, Yoon. / K-Lab Zone (K-LZ)

 

 

2021.12.19 - [배워보자/과학(Science)] - [과학] 완전 쉽게 설명하는 과학 이야기 - 몰농도

[과학] 완전 쉽게 설명하는 과학 이야기 - 몰농도