몰질량 계산기

원소의 질량백분율 = (그 원소의 원자 수 × 원자량) ÷ 화합물의 몰질량 × 100

atoms

화학식 안에 그 원소가 몇 개 들어 있는지입니다. CaCO3의 칼슘은 1개, 포도당의 탄소는 6개입니다. 화학식에서 바로 읽히므로 따로 입력하지 않습니다

atomic weight

그 원소의 원자량(g/mol)입니다. 표준 원자량 표에서 오고, 화합물의 몰질량도 같은 표를 더해서 구하므로 두 값의 출처가 같습니다

molar mass

화합물 전체의 몰질량(g/mol)입니다. 백분율의 분모가 되고, 화학식에 들어 있는 모든 원소의 기여를 더한 값입니다

%

질량백분율입니다. 원자 수를 세는 것이 아니라 질량을 세는 비율이므로, 원자 수가 많은 원소가 반드시 큰 몫을 차지하지는 않습니다. 무거운 원소는 적은 개수로도 큰 몫을 가집니다

시료에 어떤 원소가 얼마나 들어 있는지 알아야 할 때 씁니다. 광석 1톤에 칼슘이 몇 킬로그램 들어 있는지, 비료의 질소 함량이 몇 퍼센트인지 같은 질문이 여기에 해당합니다. 두 번째는 배합비를 정할 때입니다. 목표로 하는 원소의 질량을 정해 두고, 그것을 얻으려면 출발 물질을 얼마나 넣어야 하는지 거꾸로 계산합니다. 세 번째는 분석 결과의 검산입니다. 원소 분석기가 내놓은 조성이 화학식이 예측하는 값과 맞는지 견주어 보는 기준이 됩니다.

1. 석회석 속의 칼슘

   1. CaCO3의 몰질량: 40.078 + 12.011 + 3 × 15.999 = 100.086 g/mol
   2. 칼슘의 몫: 1 × 40.078 = 40.078 g/mol
   3. 백분율: 40.078 ÷ 100.086 × 100 = 40.04%
   4. 칼슘 원자는 화학식에 하나 들어 있습니다

   석회석 1톤에 칼슘이 이론상 400 kg 들어 있다는 계산이고, 시멘트 원료를 다룰 때 실제로 쓰는 수입니다. 칼슘의 원자량 40.078이 분자 전체 100.086의 40%를 차지하는데, 원자 하나가 이만큼 큰 몫을 갖는 것은 탄소와 산소보다 훨씬 무겁기 때문입니다. 원자 수만 세면 칼슘은 셋 중 하나인데 질량으로는 40%가 됩니다.

2. 화학식에 없는 원소를 넣으면

   1. NaCl의 몰질량은 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol입니다
   2. 탄소 원자는 화학식에 하나도 없으므로 원자 수가 0입니다
   3. 질량도 0 × 12.011 = 0입니다
   4. 백분율도 0%이며, 이는 오류가 아니라 참인 답입니다

   염화나트륨에는 탄소가 정말로 0% 들어 있습니다. 그래서 이 페이지는 없는 원소를 넣었다고 오류를 내지 않습니다. 화학식을 바꾸면서 원소 칸을 미처 고치지 않는 일이 흔한데, 그때마다 붉은 오류 화면이 뜨면 쓰기 어려운 도구가 됩니다. 대신 원자 수가 0으로 함께 표시되므로, 값이 이상한 것이 아니라 그 원소가 없다는 것을 바로 알아볼 수 있습니다.

3. 포도당에서 탄소가 차지하는 몫

   1. C6H12O6의 몰질량: 6 × 12.011 + 12 × 1.008 + 6 × 15.999 = 180.156 g/mol
   2. 탄소의 몫: 6 × 12.011 = 72.066 g/mol
   3. 백분율: 72.066 ÷ 180.156 × 100 = 40%
   4. 탄소 원자는 여섯 개 들어 있습니다

   기본값이고, 탄소가 정확히 40%로 떨어지는 것이 눈에 띕니다. 탄소의 원자량 12.011과 포도당의 몰질량 180.156이 우연히 10대 4로 맞아떨어진 결과입니다. 원자 수로는 여섯 개가 열여덟 개 중 하나이므로 33%가 되어야 할 것 같지만, 수소가 가벼워서 질량으로는 탄소의 몫이 더 커집니다. 원자 수와 질량이 서로 다른 이야기를 하는 좋은 예입니다.

이 페이지가 답하는 것은 화학식이 정하는 이론적인 조성입니다. 실제 시료는 순도가 100%가 아니고 수분을 머금고 있어서, 분석값이 이 계산보다 낮게 나오는 것이 보통입니다. 계산 결과를 곧바로 시료의 함량으로 읽으면 안 되고, 순도를 곱해서 비교해야 합니다. 다음으로, 원자량이 없는 원소가 화학식에 들어 있으면 어림하지 않고 거부합니다. 표준 원자량이 없는 원소가 서른네 가지 있는데, 대개 안정한 동위원소가 없어 질량이 하나로 정해지지 않는 것들입니다. 이들은 동위원소에 따라 질량이 몇 퍼센트씩 달라지므로, 아무 값이나 넣으면 그럴듯하지만 전제가 숨은 답이 나옵니다. 마지막으로 원자량 표의 유효숫자는 네다섯 자리이고, 그보다 정밀한 계산에는 더 정확한 표가 필요합니다.

질량백분율은 어떻게 구하나요?

그 원소의 원자 수와 원자량을 곱해 원소의 몫을 구하고, 그것을 화합물 전체의 몰질량으로 나눈 뒤 100을 곱합니다. 탄산칼슘에서 칼슘은 1 × 40.078 = 40.078이고, 전체가 100.086이므로 40.04%입니다. 원자 수가 아니라 질량을 세는 비율이라는 점이 핵심입니다. 원자 수만 세면 칼슘은 세 개 중 하나이지만, 질량으로는 40%를 차지합니다.

화학식에 없는 원소를 넣으면 어떻게 되나요?

0%라고 답합니다. 오류가 아니라 사실입니다. 염화나트륨에는 탄소가 정말로 하나도 없기 때문입니다. 원자 수도 0으로 함께 표시되므로, 값이 잘못된 것이 아니라 그 원소가 화학식에 없다는 것을 알 수 있습니다. 화학식을 바꾸면서 원소 칸을 고치지 않는 일이 잦은데, 그때마다 오류 화면이 뜨면 오히려 쓰기 불편해집니다.

몰질량과 분자량은 무엇이 다른가요?

숫자는 같고 단위가 다릅니다. 분자량은 기준 원자에 대한 상대적인 비율이라 단위가 없고, 몰질량은 그 물질 1몰의 질량이라 g/mol을 붙입니다. 물은 분자량 18.015, 몰질량 18.015 g/mol입니다. 이 페이지의 결과에는 g/mol이 붙어 있고, 화학량론 계산에 넣을 수 있는 것도 그쪽입니다.

원자 수가 많은 원소가 백분율도 큰가요?

꼭 그렇지는 않습니다. 질량을 세기 때문입니다. 포도당 C6H12O6에서 수소는 원자 수가 열두 개로 탄소의 두 배지만, 질량으로는 12.096 g/mol로 탄소의 72.066 g/mol보다 훨씬 작습니다. 수소의 원자량이 1.008로 가볍기 때문입니다. 반대로 무거운 원소는 적은 개수로도 큰 몫을 가져서, 탄산칼슘의 칼슘은 하나뿐인데도 40%를 차지합니다.

왜 어떤 화학식은 계산이 안 되나요?

그 안에 표준 원자량이 없는 원소가 들어 있기 때문입니다. 서른네 가지 원소가 여기에 해당하고, 대개는 안정한 동위원소가 없어 질량이 하나로 정해지지 않습니다. 이때 아무 동위원소의 질량을 대신 넣으면 결과가 정상으로 보이지만, 그것은 특정 동위원소를 전제로 한 값입니다. 같은 원소라도 동위원소가 다르면 몇 퍼센트씩 달라지므로, 이 페이지는 값을 내지 않고 거부합니다.

• Standard Atomic Weights — 유효숫자 네 자리로 줄인 값 — Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW), IUPAC
• SI Units — 물질량(amount of substance)과 그 단위 몰 — National Institute of Standards and Technology (NIST)
• IUPAC Gold Book — molar mass(몰질량)의 정의 — International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)