원자 의 상대적인 질량을 의미한다. 질량수가 12 121 2 인 탄소 원자의 원자량을 12 121 2 로 정하고, 이를 기준으로 다른 원자의 질량을 상대적으로 비교한 것이다.
탄소 원자 1 11 개의 질량은 수소 원자 12 121 2 개의 질량과 같으므로 수소 원자 1 11 개의 원자량은 탄소의 1 12 \frac{1}{12}1 2 1 배인 1 11 이 된다.
탄소 원자 4 44 개의 질량은 산소 원자 3 33 개의 질량과 같으므로 산소 원자 1 11 개의 원자량은 탄소의 4 3 \frac{4}{3}3 4 배인 16 161 6 이 된다.
자연계에 존재하는 동위 원소의 비율을 고려하여 평균값을 계산한 것으로, ‘각 동위원소의 원자량과 비율을 곱한 값’의 합이다. (동위 원소의 비율이 % \%% 로 주어진 경우 100 % 100\,\%1 0 0 % 로 나눠 곱해준다.)
자연계에는 원자량이 12 121 2 인 탄소가 98.93 % 98.93\,\%9 8 . 9 3 % , 원자량이 13 131 3 인 탄소가 1.07 % 1.07\,\%1 . 0 7 % 만큼 존재하므로
탄소의 평균 원자량은 약 12 × 98.93 % 100 % + 13 × 1.07 % 100 % ≈ 12.01 12\times \frac{98.93\,\%}{100\,\%}+13\times \frac{1.07\,\%}{100\,\%}\approx12.011 2 × 1 0 0 % 9 8 . 9 3 % + 1 3 × 1 0 0 % 1 . 0 7 % ≈ 1 2 . 0 1 이다.
분자 1 11 개를 구성하는 모든 원자의 원자량의 합이다.
산소 분자( O 2 ) (\mathrm{O_2})( O 2 ) 의 경우 원자량이 16 161 6 인 산소( O ) (\mathrm{O})( O ) 2 22 개로 이루어져 있으므로 분자량은 16 × 2 = 32 16\times 2=321 6 × 2 = 3 2 이다.
물 분자( H 2 O ) (\mathrm{H_2O})( H 2 O ) 의 경우 원자량이 1 11 인 수소( H ) (\mathrm{H})( H ) 2 22 개와 원자량이 16 161 6 인 산소( O ) (\mathrm{O})( O ) 1 11 개로 이루어져 있으므로 분자량은 1 × 2 + 16 = 18 1\times 2+16=181 × 2 + 1 6 = 1 8 이다.
화학식 을 구성하는 모든 원자의 원자량의 합이다.
분자량과 달리 분자가 아닌 이온 결합 화합물 등에도 적용할 수 있다.
염화 나트륨( N a C l ) (\mathrm{NaCl})( N a C l ) 의 경우 원자량이 23 232 3 인 나트륨( N a ) (\mathrm{Na})( N a ) 과 원자량이 35.5 35.53 5 . 5 인 염소( C l ) (\mathrm{Cl})( C l ) 가 1 : 1 1:11 : 1 의 비율로 이루어져 있으므로 화학식량은 23 + 35.5 = 58.5 23+35.5=58.52 3 + 3 5 . 5 = 5 8 . 5 이다.
화합물을 구성하는 원소별 원자의 개수비를 간단한 정수비로 나타낸 것이다.
아세트산(C 2 H 4 O 2 \mathrm{C_2H_4O_2}C 2 H 4 O 2 )의 경우 구성 원소별 원자의 비율(C : H : O = 2 : 4 : 2 \mathrm{C}:\mathrm{H}:\mathrm{O} = 2:4:2C : H : O = 2 : 4 : 2 )을 1 : 2 : 1 1:2:11 : 2 : 1 의 가장 간단한 정수비로 나타낼 수 있으므로 실험식은 C H 2 O \mathrm{CH_2O}C H 2 O 이다.
실험식 을 구성하는 모든 원자의 원자량의 합이다.
아세트산( C 2 H 4 O 2 ) (\mathrm{C_2H_4O_2})( C 2 H 4 O 2 ) 의 실험식은 C H 2 O \mathrm{CH_2O}C H 2 O 이며, C H 2 O \mathrm{CH_2O}C H 2 O 는 원자량이 12 121 2 인 탄소( C ) (\mathrm{C})( C ) 1 11 개, 원자량이 1 11 인 수소( H ) (\mathrm{H})( H ) 2 22 개, 원자량이 16 161 6 인 산소( O ) (\mathrm{O})( O ) 1 11 개로 이루어져 있으므로 실험식량은 12 + 1 × 2 + 16 = 30 12+1\times 2+16=301 2 + 1 × 2 + 1 6 = 3 0 이다.
6.02 × 1 0 23 6.02\times 10^{23}6 . 0 2 × 1 0 2 3 개의 입자를 한 묶음(m o l \mathrm{mol}m o l )으로 나타낸 것이다.
1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 은 입자가 6.02 × 1 0 23 6.02\times 10^{23}6 . 0 2 × 1 0 2 3 개 있음을 의미한다. 6.02 × 1 0 23 6.02\times 10^{23}6 . 0 2 × 1 0 2 3 개 / m o l \mathrm{/mol}/ m o l 을 아보가드로 수라고도 하며, 기호로는 N A N_AN A 로 나타낸다.
2 m o l 2\,\mathrm{mol}2 m o l 은 입자가 2 m o l × N A = 2 m o l × 6.02 × 1 0 23 개 m o l = 12.04 × 1 0 23 2\,\mathrm{mol}\times N_A=2\,\mathrm{mol}\times \frac{6.02\times 10^{23}\,\mathrm{개}}{\mathrm{mol}}=12.04\times 10^{23}2 m o l × N A = 2 m o l × m o l 6 . 0 2 × 1 0 2 3 개 = 1 2 . 0 4 × 1 0 2 3 개 있음을 의미한다.
물질의 화학식량 뒤에 g \mathrm{g}g 을 붙인 것에 해당한다.
화학식량이 58.5 58.55 8 . 5 인 염화 나트륨( N a C l ) (\mathrm{NaCl})( N a C l ) 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 의 질량은 58.5 g 58.5\,\mathrm{g}5 8 . 5 g 이다.
기체의 종류에 관계없이 0 ∘ C 0\,^{\circ}\mathrm{C}0 ∘ C , 1 a t m 1\,\mathrm{atm}1 a t m 에서 기체 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 당 부피는 22.4 L 22.4\,\mathrm{L}2 2 . 4 L 이다.
0 ∘ C 0\,^{\circ}\mathrm{C}0 ∘ C , 1 a t m 1\,\mathrm{atm}1 a t m 에서 어느 기체의 부피가 44.8 L 44.8\,\mathrm{L}4 4 . 8 L 라면, 몰 수는 44.8 L × 1 m o l 22.4 L = 2 m o l 44.8\,\mathrm{L}\times \frac{1\,\mathrm{mol}}{22.4\,\mathrm{L}}=2\,\mathrm{mol}4 4 . 8 L × 2 2 . 4 L 1 m o l = 2 m o l 이다.
원자량, 분자량, 화학식량, 실험식량의 단위는 g / m o l \mathrm{g/mol}g / m o l 이며, 단독으로 표기할 경우 생략할 수 있다.
1번 문항 정답 및 해설 보기
정답: $5$
ㄱ. A \mathrm{A}A 는 탄소( C ) (\mathrm{C})( C ) 2 22 개와 수소( H ) (\mathrm{H})( H ) 4 44 개로 이루어지므로 분자식은 C 2 H 4 \mathrm{C_2H_4}C 2 H 4 이다. C 2 H 4 \mathrm{C_2H_4}C 2 H 4 구성 원자의 가장 간단한 비율은 C : H = 2 : 4 = 1 : 2 \mathrm{C}:\mathrm{H}=2:4=1:2C : H = 2 : 4 = 1 : 2 이므로 실험식은 C H 2 \mathrm{CH_2}C H 2 이다. (O)
ㄴ. C 2 H 4 \mathrm{C_2H_4}C 2 H 4 는 원자량이 12 121 2 인 탄소( C ) (\mathrm{C})( C ) 2 22 개와 원자량이 1 11 인 수소( H ) (\mathrm{H})( H ) 4 44 개로 이루어져 있으므로 분자량은 12 × 2 + 1 × 4 = 28 12\times 2+1\times 4=281 2 × 2 + 1 × 4 = 2 8 이다. (O)
ㄷ. 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 의 질량은 물질의 화학식량 뒤에 g \mathrm{g}g 을 붙인 것에 해당하므로 C 2 H 4 \mathrm{C_2H_4}C 2 H 4 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 의 질량은 28 g 28\,\mathrm{g}2 8 g 이며, 이를 통해 2 m o l 2\,\mathrm{mol}2 m o l 의 질량은 28 g × 2 = 56 g 28\,\mathrm{g}\times 2=56\,\mathrm{g}2 8 g × 2 = 5 6 g 임을 알 수 있다. (O)
따라서 답은 5 55 번이다.
2번 문항 정답 및 해설 보기
정답: $4$
ㄱ. 기체의 종류에 관계없이 0 ∘ C 0^{\circ}\mathrm{C}0 ∘ C , 1 a t m 1\,\mathrm{atm}1 a t m 에서 이상 기체 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 당 부피는 22.4 L 22.4\,\mathrm{L}2 2 . 4 L 이므로 N 2 ( g ) \mathrm{N_2}(g)N 2 ( g ) 의 m o l \mathrm{mol}m o l 수는 44.8 L × 1 m o l 22.4 L = 2 m o l 44.8\,\mathrm{L}\times \frac{1\,\mathrm{mol}}{22.4\,\mathrm{L}}=2\,\mathrm{mol}4 4 . 8 L × 2 2 . 4 L 1 m o l = 2 m o l 이다. (O)
ㄴ. 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 은 입자가 아보가드로 수(N A N_AN A )만큼 있음을 의미하므로 분자수는 2 N A 2N_A2 N A 이다. (X)
ㄷ. N 2 \mathrm{N_2}N 2 는 원자량이 14 141 4 인 질소( N ) (\mathrm{N})( N ) 2 22 개로 이루어져 있으므로 분자량은 14 × 2 = 28 14\times 2=281 4 × 2 = 2 8 이다.
또한 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 의 질량은 물질의 화학식량 뒤에 g \mathrm{g}g 을 붙인 것에 해당하므로 N 2 \mathrm{N_2}N 2 1 m o l 1\,\mathrm{mol}1 m o l 의 질량은 28 g 28\,\mathrm{g}2 8 g 이며,
이를 통해 2 m o l 2\,\mathrm{mol}2 m o l 의 질량은 28 g × 2 = 56 g 28\,\mathrm{g}\times 2=56\,\mathrm{g}2 8 g × 2 = 5 6 g 임을 알 수 있다. (O)
따라서 답은 4 44 번이다.