분자량과 몰(mol)

[우림]

분자량

원자와 분자의 질량은 매우 작기 때문에 이를 일반적인 질량 단위인 g을 써서 나타내면 불편하다. 때문에 원자와 분자의 질량은 ¹²C원자의 원자량 12를 기준으로 정하는 단위를 바탕으로 나타낸다. 이 단위로 나타내는 원자의 질량을 원자량이라 하고, 분자의 질량은 분자량이라 한다.

분자량은 분자를 구성하는 모든 원자들의 원자량을 합하여 구한다. 따라서 어떤 분자의 분자식을 알고 구성 원자의 원자량을 알면 그 분자의 분자량을 구할 수 있다.
이 같은 방법으로 산소 분자의 분자량을 구하면, 산소 분자의 화학식이 O₂라는 것과 산소 원자의 원자량이 15.999라는 것을 알고 있으므로 산소의 분자량은 31.998이 됨을 알 수 있다. 마찬가지로 물(H₂O) 분자는 원자량 1.008인 수소 두 개와 15.999인 산소 하나로 구성되므로 18.015의 분자량을 가지게 된다.

원자량은 상대적 질량을 나타내므로 단위를 가지지 않는다. 분자량 역시 원자량을 기준으로 구하는 값이므로 단위가 없다. 약자로는 Mr, 또는 MW로 나타낸다.

몰은 어떤입자를 덩어리로 생각하는 단위입니다.

그래서 어떤 입자(원자,분자,이온) 1몰은 입자6.022×10^23 개 입니다.

단순하게 어떤 입자가 6.022×10^23 개 있다면, 어떤입자는 1몰만큼 있는겁니다.

질량수 12인 탄소가 1몰 만큼있으면 질량이 12g이라고 정의 됩니다. 그러므로 여기에서

m(질량수 12인 탄소원자 하나의 질량)×n = 12g

n = 6.022×10^23

해석하면 질량수 12인 탄소원자가 6.022×10^23 개 있으면 총질량이 12g 이 된다는 것입니다.

그래서 학자들은 6.022×10^23 를 '아보가드로 수'라고 명명했습니다.

즉, 몰(mol)은 우리가 연필을 다스 단위로 계산하듯이, 어떤 입자를 아보가드로 수단위로 계산하는 겁니다.

이제 몰과 원자량,분자량을 연관지어볼까요~

앞의 '질량수 12인 탄소가 1몰 만큼있으면 질량이 12g이라고 정의' 에서 질량수 12인 탄소의 원자량은 12g/몰 이란 것을 알 수 있습니다. 그리고 나머지 원자들의 원자량은 질량수 12인 탄소와의 상대값으로 정할 수 있습니다.

즉, 질량수 12인 탄소를 원자량의 기준으로 하여서, 나머지 원소의 원자량을 질량수 12인 탄소와의 상대값으로 정의한다.

추가로

● 분자량은 분자를 구성하는 원자들의 원자량의 단순합입니다.

● 원자량이 정수가 아닌이유는 자연계에존재하는 동위원소의 존재비를 고려한 값이기 때문입니다.

(예를 들어보면, 대부분의 탄소는 질량수가 12이지만 다른 질량수를 가지는 탄소도 자연에 소량 존재하기에, 탄소의 원자량은 동위원소를 고려한 값인 12.01g/몰 이다