몰농도 — 용액의 진하기를 mol/L로 나타내기

진한 소금물과 묽은 소금물은 맛으로도 구별되지만, 화학에서는 숫자로 적어야 비교할 수 있습니다. 그 숫자가 몰농도입니다.

몰농도의 정의

몰농도는 용액 1 L 안에 녹아 있는 용질의 mol 수입니다. 식은 M = n / V이고 단위는 mol/L입니다. 줄여서 M으로 적습니다. 0.40 M NaCl 용액은 1 L 안에 NaCl 0.40 mol이 들어 있다는 뜻입니다.

M = n / V n = M × V 단위: mol/L = M

여기서 주의할 점이 있습니다. 몰질량의 M은 g/mol, 몰농도의 M은 mol/L입니다. 같은 글자가 단위 두 개를 오가므로 식에 넣기 전에 단위를 한 번 확인하면 실수를 줄일 수 있습니다.

몰농도 계산은 보통 두 단계를 거칩니다. 먼저 g을 mol로 바꾸고, 그 mol을 용액의 L로 나눕니다.

예를 들어 NaCl 5.84 g을 녹여 용액 0.500 L를 만들었다고 합시다. NaCl의 몰질량은 58.44 g/mol이므로 NaCl은 0.100 mol입니다. 따라서 몰농도는 0.200 M입니다.

n = 5.84 g / 58.44 g/mol ≈ 0.100 mol M = 0.100 mol / 0.500 L = 0.200 M

부피 단위에도 주의가 필요합니다. mol/L의 정의는 L 기준이므로, mL로 시작한 부피는 L로 바꾼 뒤 식에 넣습니다.

물을 더 부으면 농도는 낮아집니다. 그러나 용질 자체가 사라지는 것은 아닙니다. 묽힘 전후에 용질의 mol 수가 같다는 사실을 식으로 쓰면 묽힘식이 됩니다.

M₁V₁ = M₂V₂

V는 L끼리 또는 mL끼리 같은 단위로 맞추면 됩니다. 예를 들어 2.0 M 용액 50 mL를 묽혀 0.50 M로 만들려면 최종 부피는 200 mL입니다.

2.0 M × 50 mL = 0.50 M × V₂ V₂ = 200 mL

묽힘에서 변하는 것은 농도이지 용질의 mol 수가 아닙니다.

일상에서는 %와 ppm도 자주 만납니다. 식초 5%, 알코올 70%, 수돗물 잔류 염소 ppm 같은 표현입니다. 이들은 모두 진하기를 나타내지만 기준이 다르므로 숫자만 놓고 바로 비교할 수 없습니다.

몰농도가 화학 계산에서 자주 쓰이는 이유는 mol 수와 부피가 직접 연결되기 때문입니다. 다음 글의 반응식 계수와 결합하면 용액 부피만으로도 반응에 필요한 양을 셀 수 있습니다.