몰(펌)

[김준성]

. 몰

․오징어 20마리 - 한 축 ․북어 20마리 - 한 쾌
․배추 100포기 - 한 접 ․달걀 30개 - 한 판
․연필 12자루 - 한 다스 ․탄소 6.02×1023개 - 1몰


1) 몰(mole) - 원자, 분자, 이온 등이 6.02×1023개만큼 모인 집단
( = 아보가드로 수 )
☞ 몰이란 라틴어로 큰 덩어리라는 의미로 원자, 분자, 이온 등의 작은 입자를 한 덩어리로 묶어 사용하기 편리하게 만든 하나의 단위이다.

① 몰과 개수
․원자 1몰 - 원자 6.02×1023개 ex) 산소 분자 2몰 속의 산소 분자 수를 구하시오.
․분자 1몰 - 분자 6.02×1023개 2몰 = 2×6.02×1023개= 1.2×1024개
․이온 1몰 - 이온 6.02×1023개 ex) 질소 원자 3.01×1023개는 몇 몰인가?
․전자 1몰 - 전자 6.02×1023개 3.01×1023개/6.02×1023개 =0.5몰

② 분자 수와 원자 수
․물(H2O) 1몰 → H2O 분자 1몰 → 수소 원자(H) 2몰과 산소 원자(O) 1몰
․산소 기체(O2) 1몰 → O2 분자 1몰 → 산소원자(O) 2몰
․염화나트륨(NaCl) 1몰 → Na+ 1몰과 Cl- 1몰
․염화마그네슘(MgCl2) 1몰 → Mg2+ 1몰과 Cl- 2몰

☞ 아보가드로 수 < 집중탐색 >
- 화학자들은 1몰을 질량수가 12인 탄소 원소 12g 속에 들어 있는 탄소 원자의 수로 정의하였다.
탄소 원자 1개의 질량은 1.9926×10-23g이기 때문에 탄소 12g 속에 들어 있는 탄소 원자의 수는 6.02×1023개이다. 6.02×1023이라는 수를 아보가드로 수라고 부르는데, 이는 분자설을 제안한 19세기 이탈리아의 과학자 아보가드로를 기념하여 붙인 것이다.
2. 몰과 원자의 질량
☞ 원자는 매우 작고 가벼운 입자, 원자의 질량은 매우 작으므로 사용하기에 불편하다. 따라서,원자들의 질량을 나타낼 때에는 한 원자의 질량을 기준으로 하여 이것과 비교한 상대적인 질량을 사용하는 편리하다.

1) 원자의 질량(원자량) - 질량수가 12인 탄소 원자(12C)의 질량을 12.00으로 정하고, 이 값을 기준으로 한 상대적 질량
☞ 원자량은 상대적 수치이므로 단위가 없다.

ex) 12C 원자 1개의 질량이 1.99×10-23g, 요오드 원자 1개의 질량이 2.11×10-22g이라고 할 때 요오드의 상대적 질량을 구하시오.
답) 127. 2
식) 1.99×10-23g : 2.11×10-22g = 12. : x

원 자 량
H : 1 N : 14 S : 32
He : 4 O : 16 Cl : 35.5 C : 12 Na : 23 K : 39

2) 평균 원자량 - 자연계에 존재하는 원소들은 동위 원소의 원자들이 일정한 비율로 섞여 있으므로 원자의 상대적 질량은 그 섞여 있는 비율을 고려한 평균값을 사용하는데 이 값이 평균 원자량이다.
․두 동위 원소의 원자량 : A, B

․평균 원자량 = A × + B ×
a
100
100
(100- a)
․두 동위 원소의 존재 비율 : a％, (100-a)％



☞ 동위원소 - 원자 번호는 같으나 중성자 수가 다르므로 질량수가 서로 다른 원자

ex) 자연계에 존재하는 염소에는 상대적 질량이 35인 35Cl가 75％, 상대적 질량이 37인 37Cl이 25％포함되어 있다. 염소의 평균 원자량을 구하시오.
답) 35.5

① 1몰의 질량과 원자의 수
․탄소 원자 1몰 → 6.02×1023개의 탄소 원자 → 12g
․헬륨 원자 1몰 → 6.02×1023개의 헬륨 원자 → 4g
․네온 원자 1몰 → 6.02×1023개의 네온 원자 → 20g

ㄱ. 원자량에 g을 붙인 질량 속에는 1몰, 즉 6.02×1023개의 원자가 들어 있다.
ㄴ. 원자의 몰 수는 질량을 원자량으로 나누어 구할 수 있다
원자 몰 수
원자의 질량
원자량


.

‘ 원자량g = 원자 1몰 질량 ’

ex) 32g의 헬륨(원자량 4)과 32g의 황(원자량 32)에 들어 있는 원자의 몰 수는 각각 얼마인가?
또 원자의 개수는 각각 몇 개인가?
답) 헬륨 원자 : 8몰, 8× 6.02×1023개
황 원자 : 1몰, 1× 6.02×1023개
3. 몰과 분자량
☞ 분자 1개의 질량도 원자 1개의 질량과 같이 매우 작기 때문에, 분자의 질량을 나타낼 때에도 원자량과 같이 상대적 질량으로 나타낼 수 있다.

1) 분자량 - 분자에 포함되어 있는 원자들의 원자량을 합한 값
․ 물분자(H2O)에는 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 들어 있으므로 물의 분자량은 다음과 같이 계산할 수 있다.
물분자의 분자량 = 수소의 원자량 × 2 + 산소의 원자량 × 1
= 1.0 × 2 + 16 × 1 = 18.0

ex) 1. CO2 : 44 . 6. C4H10 : 58
2. O2 : 32 . 7. C6H12O6 : 180
3. NH3 : 17 8. C3H8 : 44
4. H2SO4 : 98 9. HCl : 36.5
5. CH4 : 16 10. (NH2)2CO : 60
분자 몰 수
분자의 질량
분자량



① 1몰의 질량과 분자의 수
․물 분자 1몰 → 6.02×1023개의 물 분자 → 18g
․이산화탄소 1몰 → 6.02×1023개의 이산화탄소 분자 → 44g
ㄱ. 분자량에 g을 붙인 질량 속에는 1몰, 즉 6.02×1023개의 분자가 들어 있다.
ㄴ. 분자의 몰 수는 질량을 분자량으로 나누어 구할 수 있다.

분자량g = 분자 1몰 질량 ’


ex) 이산화탄소(CO2) 88g은 몇 몰인가? 또 그 속에 들어 있는 이산화탄소 분자의 수는 몇 개인가?
답) 2몰, 2×6.02×1023개

② 분자로 존재하지 않는 물질 - 이온결합물질, 금속결합물질, 그물구조
ㄱ. 실험식량 - 실험식을 구성하고 있는 원자량의 합
☞ 실험식 - 구성 원자의 비를 나타낸 화학식

ex) NaCl = 23 + 35.5 = 58.5
ex) 염화나트륨(NaCl) 3몰의 질량은 몇 g인가?
답) 58.5×3 = 175.5
ex) 염화나트륨(NaCl) 117g 속에 들어 있는 이온의 총 수는 몇 개인가?
답) 몰 수 = 117/58.5 = 2몰
Na+ : 2×6.02×1023개, Cl- : 2×6.02×1023개

ㄴ. 이온량 - 이온식을 구성하고 있는 원자들의 원자량의 합
( 전자의 이동을 고려하지 않음, 전자의 질량이 작아서 무시 가능 )
Na+ 의 이온량 = Na의 원자량 = 23