분자량과 몰의 개념

분자량과 몰의 개념

 

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이 세상에 몰(mol) 만큼 쉬운 개념은 없습니다.

“1 다스 = 12개 묶음”이듯이,

“1 몰 = 6×10^23 개 묶음”입니다.

즉 1 mol = 6×10^23 개, 이것만 알고 있으면 됩니다.

( 몰의 개념 보충 설명 http://ywpop.tistory.com/3339 )

 

그럼 화학에서 ‘몰(mol)’을 왜 사용할까요?

 

이것은 우리가 먹는 쌀을 살 때,

1톨씩 사지 않는 것과 같은 이유입니다.

1톨 대신 보통 10 kg, 20 kg씩 삽니다.

 

분자 1개는 눈으로 볼 수 없을 만큼 작기 때문에,

분자 1개의 질량은 실험실에 있는 저울로 측정할 수 없습니다.

그러나 분자가 아무리 작아도 질량은 가지고 있지요.

따라서 분자 여러 개를 모으고 또 모으면,

실험실에 있는 저울로도 질량을 측정할 수 있습니다.

 

이때 모은 숫자가 바로 6×10^23 개, 즉 1 mol입니다.

 

예를 들어, 물 분자 1개의 질량은 18.0 amu(원자 질량 단위)인데,

물 분자 6×10^23 개, 즉 1 mol의 질량은 18.0 g이 됩니다.

물 분자 6×10^23 개, 즉 1 mol만큼의 질량을 분자량,

또는 몰질량이라고 합니다.

 

그럼 모은 숫자가 왜 ‘6×10^23 개’일까요?

 

원자 1개의 질량을 측정할 수 없었던 옛날 옛적에도

과학자들은 원자가 다르면 질량도 다르다는 것쯤은 알고 있었습니다.

그럼 각기 질량이 다른 원자들의 질량을 어떻게 나타낼 것인가 고민하다가,

탄소의 동위원소 중에서,

질량수 12짜리 탄소 원자 1개의 질량을 12 amu라고 정했습니다.

그리고 나머지 원자들의 질량은 탄소 원자의 질량을 기준 삼아,

탄소에 대한 상대적 질량으로 나타냈습니다.(실험을 통해 결정)

예를 들어, 수소 원자량은 탄소 원자량의 약 8.4%이므로,

12 × 0.084 = 1.008 amu로 결정했습니다.

 

현대에 와서 탄소 12 g 안에 포함된 탄소 원자의 개수를 측정해보니,

6×10^23 개라는 것을 알게 됩니다.

이로부터 탄소 원자 1개의 질량도 계산할 수 있었고요.

12 g / 6×10^23 개 = 2×10^(-23) g

 

다른 원자의 질량 역시 탄소 원자의 상대적 질량이므로,

6×10^23 개의 질량은 amu대신 g을 붙인 값과 같습니다.

즉 수소 원자 1 몰의 질량은 1.008 g이 됩니다.

 

원자의 집합체인 분자 역시,

1 몰의 질량은 amu대신 g을 붙인 값과 같습니다.