원자량#
원자량은 탄소-12(
- 원자량은 상대적인 질량이므로 단위가 없다.
- 원소의 원자량은 일반적으로 자연계에 존재하는 동위 원소들의 존재 비율을 고려한 평균값이다.
- 원자량과 질량수는 서로 다른 개념이다.
질량수는 원자핵을 구성하는 양성자 수와 중성자 수의 합이다.
분자량#
분자량은 분자의 상대적인 질량으로, 분자를 구성하는 모든 원자의 원자량을 합한 값이다.
- 분자량은 상대적인 질량이므로 단위가 없다.
- 분자량은 분자의 화학식과 원자량을 이용하여 구할 수 있다.
예제#
수소(
① 산소(
② 물(
③ 메테인(
화학식량#
화학식량은 물질의 화학식을 이루는 각 원자의 원자량을 모두 합한 값이다.
- 화학식량은 상대적인 질량이므로 단위가 없다.
- 분자량도 화학식량의 한 종류이다.
- 분자로 존재하지 않는 물질은 일반적으로 분자량 대신 화학식량을 사용한다.
화학식량을 사용하는 물질의 예#
- 이온 결합 물질: 염화 나트륨(
), 염화 칼슘( ) - 금속 결합 물질: 철(
), 구리( ) - 공유 결합 결정: 이산화 규소(
), 다이아몬드( )
예제#
나트륨(
따라서 염화 나트륨의 화학식량은
몰#
**몰(mol)**은 원자, 분자, 이온 등과 같은 입자의 물질의 양을 나타내는 SI 기본 단위이다.
- 물질의 종류와 관계없이 입자
에는 일정한 수의 입자가 들어 있다. - 몰을 이용하면 매우 많은 입자의 수를 간단하게 나타낼 수 있다.
아보가드로수#
**아보가드로수(
정확한 값은 다음과 같다.
일반적인 기초 화학 계산에서는 다음과 같이 사용한다.
예제 1#
원자와 분자
- 원자
= 원자 개 - 분자
= 분자 개
예제 2#
염화 나트륨(
이온 = 개 이온 = 개
따라서
몰질량#
몰질량은 물질
- 원자
의 질량은 원자량과 수치적으로 같다. - 분자
의 질량은 분자량과 수치적으로 같다. - 화학식 단위
의 질량은 화학식량과 수치적으로 같다.
즉, 몰질량은 원자량, 분자량 또는 화학식량에
예제 1#
수소(
① 탄소(
따라서 탄소 원자
② 수소(
따라서 수소 원자
③ 메테인(
따라서 메테인 분자
예제 2#
나트륨(
따라서 염화 나트륨
아보가드로 법칙#
아보가드로 법칙은 같은 온도와 압력에서 같은 부피의 기체에는 기체의 종류와 관계없이 같은 수의 분자가 들어 있다는 법칙이다.
- 같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 기체 분자의 양(mol)에 비례한다.
- 같은 온도와 압력에서 기체의 부피비는 기체 분자의 수의 비와 같다.
따라서 이 조건에서 이상 기체
기체
의 부피가 약 라는 관계는 , 에서 이상 기체를 기준으로 적용한다. 온도와 압력이 달라지면 몰부피도 달라진다.
물질의 양과 입자 수, 질량, 기체의 부피 사이의 관계#
물질의 양은 입자 수, 질량, 기체의 부피를 이용하여 구할 수 있다.
물질의 양과 입자 수#
: 물질의 양 : 입자 수 : 아보가드로 상수
물질의 양과 질량#
: 물질의 양 : 물질의 질량 : 몰질량
물질의 양과 기체의 부피#
: 기체의 물질의 양 : 기체의 부피 : 기체의 몰부피
관계식 정리#
단, 기체의 부피를 이용한 관계식은 기체에만 적용하며, 해당 온도와 압력에서의 몰부피를 사용해야 한다.
예제 1#
이산화 탄소(
이산화 탄소의 몰질량은
따라서 이산화 탄소의 물질의 양은
예제 2#
따라서 이산화 탄소의 물질의 양은
기체의 밀도와 분자량#
기체의 밀도는 단위 부피당 기체의 질량이다.
: 기체의 밀도 : 기체의 질량 : 기체의 부피
같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 분자의 수에 비례한다.
또한 같은 온도와 압력에서 같은 부피의 기체에는 같은 수의 분자가 들어 있다.
따라서 같은 온도와 압력에서 기체의 밀도는 분자량에 비례한다.
여기서
기체의 질량비와 분자량비#
같은 온도와 압력에서 같은 부피의 두 기체 A, B의 질량비는 분자량비와 같다.
, : 같은 부피의 기체 A, B의 질량 , : 기체 A, B의 밀도 , : 기체 A, B의 몰질량
따라서 기체의 밀도를 비교하면 분자량의 비를 구할 수 있다.
이 관계는 같은 온도와 압력에서 이상 기체로 취급할 수 있는 경우에 성립한다.