1몰의 무게 — 몰질량과 g 사이의 다리

지난 시간에는 1몰이 6.02 × 10^23개의 입자 묶음이라는 약속을 받았습니다. 오늘은 그 묶음이 저울 위에서 몇 g으로 보이는지 묻습니다.

오늘의 한 문장

몰질량은 어떤 물질 1 mol의 질량입니다. 수치는 화학식량과 같고, 단위는 g/mol입니다.

오늘의 핵심 식은 n = m / M입니다. m은 질량(g), n은 몰 수(mol), M은 몰질량(g/mol)입니다.

주기율표의 H 1.008, C 12.01, O 16.00 같은 수는 원자량입니다. 한 원자의 상대적 무거움을 나타내는 비교 수이지요.

그런데 1 mol이라는 묶음으로 올라오면 같은 수가 g/mol 단위를 입습니다. 탄소의 원자량이 약 12.01이면 탄소 원자 1 mol의 질량은 약 12.01 g입니다.

이것이 몰질량의 첫 다리입니다. 입자 세계의 비교 수가 저울 위의 g으로 내려오는 자리입니다.

원자량·분자량·몰질량과 g↔mol↔입자 수 삼각 변환을 정리한 다이어그램

분자량은 분자를 이루는 원자의 원자량을 모두 더한 값입니다. 물 H2O라면 수소 2개와 산소 1개를 더합니다.

이온 결합 물질처럼 분자 하나로 떼어 말하기 어려운 물질은 화학식량이라고 부릅니다. 계산법은 같습니다. 화학식 안의 원자량을 모두 더합니다.

H2O = 2×1.008 + 16.00 ≈ 18.02
CO2 = 12.01 + 2×16.00 ≈ 44.01
NaCl = 22.99 + 35.45 ≈ 58.44

질량에서 몰 수로 갈 때는 질량을 몰질량으로 나눕니다. 몰 수에서 질량으로 갈 때는 몰 수에 몰질량을 곱합니다.

예를 들어 물 36.0 g은 몇 mol일까요? 물의 몰질량을 18.0 g/mol로 두면 36.0 g ÷ 18.0 g/mol = 2.00 mol입니다.

단위가 길을 알려 줍니다. g ÷ (g/mol)을 하면 g가 약분되고 mol이 남습니다.

n = m / M
m = n × M
36.0 g H2O ÷ 18.0 g/mol = 2.00 mol

n=m/M 단위 약분으로 질량과 몰 수를 잇는 다리를 고르는 과정을 보여 주는 개념도

앞 글에서 익힌 입자 수 변환과 오늘의 질량 변환을 붙이면 삼각형이 생깁니다.

g ↔ mol ↔ 개입니다. g에서 바로 개로 뛰지 않고, 가운데 mol을 거치면 계산이 단정해집니다.

정량 화학의 많은 문제는 이 삼각형 위에서 길을 고르는 일입니다. 어떤 단위에서 시작했고, 어떤 단위로 가야 하는지를 먼저 확인하세요.

g --(÷ M)--> mol --(× N_A)--> 개
개 --(÷ N_A)--> mol --(× M)--> g

다음 시간에는 g으로 잰 물질이 물속에 퍼졌을 때의 진하기를 수로 적습니다. mol이 용액의 L과 만나면 몰농도가 됩니다.

함정	헷갈리는 생각	바로잡기
g/mol과 g	몰질량과 질량을 같은 단위처럼 다룬다	몰질량은 g/mol, 질량은 g입니다. 나누거나 곱할 때 단위를 확인하세요.
화학식량과 몰질량	수치가 같으니 완전히 같은 말이다	수치는 같지만 화학식량은 비교 수, 몰질량은 g/mol 단위를 가진 실제 질량 다리입니다.
몰을 질량으로 오해	1 mol은 항상 같은 g이다	1 mol은 같은 입자 수입니다. g 값은 물질의 몰질량에 따라 달라집니다.
삼각 변환	g에서 개로 바로 외운 식을 쓰려 한다	가운데 mol을 거치면 실수가 줄어듭니다.