아보가드로 법칙과 아보가드로수 (6.02×10의23승) 및 몰(mol=아보가드로 수만큼의 입자의 묶음)

[석수]

아보가드로 법칙과 분자설
Avogadro's law/molecular hypothesis


같은 온도와 같은 압력에서 모든 기체는 같은 부피 속에 같은 수의 분자를 포함한다는 법칙

기체 반응 법칙은 돌턴의 배수 비례 법칙과 매우 비슷하기 때문에, 게이 뤼삭은 기체 반응 법칙을 보완하여 다음과 같은 학설을 발표했다.


같은 온도, 같은 압력 아래에서 같은 부피의 기체는 같은 수의 원자를 가지고 있다. 그러나 이와 같은 학설로는, 사실을 증명하는 데 부족한 점이 많이 있음을 알게 되었다.


아보가드로 분자설
Avogadro's molecular hypothesis

수소 2 부피와 산소 1 부피가 반응하여 수증기 2 부피가 만들어지기 위해서는, 그림 1과 같이 분해할 수 없는 원자(이 경우에는 산소 원자)가 절반이 되지 않으면 안 된다.


만일 이 반응을 그림 2와 같이 나타냈다고 한다면, 수증기는 1 부피 밖에 만들어지지 않는 것이 되어 물의 합성 실험 사실과 맞지 않게 된다.




게이 뤼삭의 이와 같은 한계는 1811 년 아탈리아의 화학자 아보가드로에 의해 넘어서게 되었다.

아보가드로는 원자라는 것 외에 분자라는 것을 생각해 내고, 다음과 같은 가설을 발표하였다. 물질은 분자라고 하는 입자로 이루어져 있고, 분자는 1 개 또는 몇 개의 원자로 이루어져 있다.


홑원소 물질의 분자는 같은 종류의 원자 몇 개로 이루어져 있고, 화합물의 분자는 여러 종류의 다른 원자가 짜 맞추어져서 이루어진 것이다.


그러므로 기체는 같은 온도, 같은 압력 아래에서 같은 부피 속에 같은 수의 분자를 가지고 있다.

물질의 기본 구성을 원자에서 분자로 한 단계 끌어올린 그의 이 가설은, 오늘날 실험에 의해 사실로 증명되어 아보가드로 법칙으로 불린다. 아보가드로 법칙에 의해 수증기가 만들어질 때, 산소와 수소, 그리고 물의 부피 관계가 설명될 수 있게 되었다.



■아보가드로 상수(영어: Avogadro constant)

아보가드로의 수는 처음에는 1그램-분자에 들어 있는 분자의 수를 뜻했습니다. 하지만 현대에는 아보가드로의 수만큼의 입자 묶음을 몰(mol)이라는 용어로 부릅니다. 

6.02 x 10^23 개

따라서 '아보가드로의 수 = 6.02 x 10^23 = 1 mol' 가 됩니다.


아보가드로 상수(영어: Avogadro constant)는 입자수를 물질량과 관계짓는 비례상수로, 기호는 NA 또는 L이다. SI 단위로 나타내면, 아보가드로 상수는 정확히 6.02214076×1023 mol−1의 값을 가진다. 무차원 수인 6.02214076×1023을 아보가드로 수(영어: Avogadro number)라고 한다. 


입자수 N, 물질량 n, 아보가드로 상수 NA에 대하여 𝑁=𝑛𝑁𝐴가 성립한다.