몰질량은 어떤 물질 1몰의 질량을, 그램 몰(g/mol) 단위로 나타낸 것입니다. 구하려면 화학식에 있는 모든 원자의 표준 원자량을 더합니다. 물 H₂O는 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol입니다.
몰은 '한 다스'처럼 개수를 세는 단위입니다. 1몰은 어떤 것의 입자 6.02214076 × 10²³개입니다. 몰질량은 그 뒤에 이어지는 실용적인 질문에 답해줍니다: 그만큼의 입자를 얻으려면 얼마만큼의 무게를 재야 할까요? 그 답은 주기율표에 원소별로 나와 있고, 화학식이 각 원소를 몇 개씩 세어야 하는지 알려줍니다.
세 단계
1. 화학식의 각 원소 개수를 셉니다. 아래첨자는 바로 앞의 원자에 곱해집니다. 괄호 뒤의 아래첨자는 괄호 안의 모든 것에 곱해집니다. 그래서 Ca(OH)₂는 칼슘 1, 산소 2, 수소 2입니다 — 2는 수소뿐 아니라 괄호 안의 두 원자 모두에 적용됩니다.
2. 각 개수에 그 원소의 원자량을 곱합니다. 주기율표에서 기호 아래에 있는 숫자를 사용합니다. 탄소는 12.011, 수소는 1.008, 산소는 15.999입니다.
3. 곱한 값들을 모두 더합니다. 그 합계가 그램 몰 단위의 몰질량입니다. 마지막 단계까지 소수점을 유지한 다음, 한 번만 반올림하는 것이 좋습니다.
예시로 풀어보기: 물, H₂O
수소 원자 2개와 산소 1개입니다. 수소: 2 × 1.008 = 2.016. 산소: 1 × 15.999 = 15.999. 더하면: 2.016 + 15.999 = 18.015 g/mol. 즉 물 1몰의 무게는 약 18그램으로, 대략 한 숟가락 정도입니다.
예시로 풀어보기: 포도당, C₆H₁₂O₆
탄소 6개, 수소 12개, 산소 6개입니다. 탄소: 6 × 12.011 = 72.066. 수소: 12 × 1.008 = 12.096. 산소: 6 × 15.999 = 95.994. 이를 더하면 180.156 g/mol이 됩니다. 탄소와 산소가 질량의 거의 전부를 차지한다는 점에 주목하세요: 수소는 총 24개 원자 중 12개이지만 질량의 7% 미만입니다.
예시로 풀어보기: 수산화칼슘, Ca(OH)₂
괄호 부분에서 실수하기 쉽습니다. Ca(OH)₂는 칼슘 1개에 OH 그룹 2개, 즉 산소 2개와 수소 2개를 의미합니다. 칼슘: 40.078. 산소: 2 × 15.999 = 31.998. 수소: 2 × 1.008 = 2.016. 합계: 74.092 g/mol.
수화물: CuSO₄·5H₂O의 점이 뜻하는 것
이 점은 곱셈이나 소수점이 아닙니다. 결정이 물 분자를 함께 지니고 있다는 뜻이며, 앞의 숫자는 그 개수를 나타냅니다. CuSO₄·5H₂O는 황산구리 한 단위에 물 분자 5개가 더해진 것입니다: 159.61 + 5 × 18.015 = 249.68 g/mol. 물을 빼놓는 것은 실험실 계산을 틀리게 만드는 가장 흔한 실수 중 하나인데, 답이 3분의 1 넘게 달라지기 때문입니다.
몰질량, 분자량, 화학식량
이 세 가지는 같은 숫자를 조금씩 다르게 쓰는 것입니다. 분자량(상대분자질량)은 탄소-12 기준에 대한 비율이므로 단위가 없습니다. 몰질량은 같은 숫자를 그램 몰 단위로 나타낸 것입니다. 화학식량은 NaCl처럼 개별 분자가 아니라 격자를 이루는 물질에 대해 일부 교사들이 선호하는 용어입니다. 물은 세 경우 모두 18.015입니다.
주기율표의 숫자에 소수점이 있는 이유
평균값이기 때문입니다. 자연에 존재하는 염소는 염소-35와 염소-37이 섞여 있어서, 표준 원자량은 그 둘 사이의 값이자 둘 중 어느 쪽과도 일치하지 않는 35.45입니다. 이 평균값이 대량의 샘플을 계량할 때 필요한 값이며, 몰질량이 바로 그런 용도입니다. 특정 동위원소가 필요하다면 평균 원자량 계산기를 사용해 가중치가 어떻게 적용되는지 확인해 보세요.
흔한 실수
대소문자를 잘 보세요: Co는 코발트이지만 CO는 일산화탄소이며, 둘의 차이는 거의 14 g/mol입니다. 괄호의 아래첨자는 괄호 안의 모든 것에 적용합니다. 더하기 전에 각 원소의 원자량을 정수로 반올림하지 마세요, 그러면 오차가 누적됩니다. 그리고 아래첨자는 바로 앞의 원자에 속한다는 점을 기억하세요, 그래서 CH₃COOH는 탄소 2개, 수소 4개, 산소 2개입니다.
몰질량은 어디에 쓰이나요
거의 모든 정량 화학 계산이 몰질량을 거쳐 갑니다. 측정한 질량을 몰로 바꾸려면 몰질량으로 나누고, 몰을 다시 질량으로 바꾸려면 곱합니다. 이것이 그램을 몰로 변환하는 계산의 전부이며, 그래서 몰질량을 보통 가장 먼저 구하는 것입니다.
답 확인하기
아래에 어떤 화학식이든 입력해서 직접 구한 값과 비교해 보세요. 세부 내역에 각 원소의 소계가 표시되므로, 차이가 어디서 생기는지 정확히 알 수 있습니다.