몰 계산기
계산 결과
몰수
- 밀리몰
- 1,000.000 mmol
- 마이크로몰
- 1,000,000.00 µmol
몰 계산기는 화학에서 몰수를 구하는 세 가지 길을 한 화면에 모아 둡니다. 질량을 몰질량으로 나누는 길, 입자 수를 아보가드로 수로 나누는 길, 농도에 부피를 곱하는 길입니다. 세 방법은 서로 다른 상황에서 쓰이지만 도착하는 값은 같은 몰수이고, 어느 칸을 채우느냐에 따라 길이 정해집니다. 두 갈래를 함께 채우면 서로 맞는지 1% 안에서 검산하므로, 시약병의 몰질량과 화학식에서 계산한 값이 어긋나는 경우가 그 자리에서 드러납니다. 결과에는 몰수와 함께 밀리몰과 마이크로몰이 나오는데, 이는 서로 다른 양이 아니라 같은 양의 다른 자릿수입니다.
몰수로 가는 세 갈래
| 갈래 | 계산식 | 예 |
|---|---|---|
| 질량에서 | n = m ÷ M | 58.44 g ÷ 58.44 g/mol = 1 mol |
| 입자 수에서 | n = N ÷ N_A | 6.022 × 10²³ ÷ 6.022 × 10²³ = 1 mol |
| 농도와 부피에서 | n = c × V | 0.5 mol/L × 0.25 L = 0.125 mol |
둘째 열의 식은 언어와 무관하게 같은 기호로 적히므로 그대로 읽으면 됩니다. 셋째 열의 예는 모두 몰수가 1이거나 0.125로 떨어지는 값이라, 실제로 계산해 보지 않아도 식이 맞는지 확인할 수 있습니다. 세 갈래가 서로 다른 데이터에서 출발하지만 도착점이 하나라는 것이 이 표의 요점이고, 그래서 어느 길로 들어와도 결과 패널의 세 줄이 모두 채워집니다.
같은 입자 수를 몰 단위로 옮기면
| 입자의 양 | 몰수 | 입자 수 |
|---|---|---|
| 입자 하나 | 1.66 × 10⁻²⁴ | 1 |
| 1몰 | 1 | 6.022 × 10²³ |
| 1밀리몰 | 0.001 | 6.022 × 10²⁰ |
| 1마이크로몰 | 0.000001 | 6.022 × 10¹⁷ |
셋째 열은 언제나 아보가드로 수 6.022 × 10²³에 둘째 열을 곱한 값입니다. 첫 줄이 눈여겨볼 만한데, 입자 하나는 1.66 × 10⁻²⁴몰입니다. 이렇게 작은 수를 다루는 것이 몰이라는 단위가 존재하는 이유입니다. 아래 세 줄은 1몰과 그 1000분의 1, 다시 그 1000분의 1을 나란히 둔 것이고, 몰수가 작아질수록 지수가 세 칸씩 내려가는 것이 보입니다.
공식
몰수 = 질량 ÷ 몰질량 = 입자 수 ÷ 6.02214076 × 10²³ = 농도 × 부피
- n
- 몰수입니다. 세 갈래가 모두 이 값으로 수렴하고, 결과 패널의 첫 줄이 이것입니다. 단위는 mol입니다
- m
- 시료의 질량(g)입니다. 저울이 알려 주는 값이고, 몰질량으로 나누면 몰수가 됩니다. 세 갈래 중 가장 자주 쓰이는 길입니다
- M
- 몰질량(g/mol)입니다. 화학식을 넣어 계산하거나 직접 적습니다. 어느 쪽이든 질량을 나누는 분모가 됩니다
- N
- 입자 수입니다. 분자나 원자의 개수를 그대로 센 값이고, 아보가드로 수로 나누면 몰수가 됩니다. 개수는 세기 어려우므로 실제로는 질량에서 거꾸로 오는 경우가 많습니다
- c
- 용액의 농도(mol/L)입니다. 몰농도 계산기에서 구한 값을 그대로 넣을 수 있고, 부피와 곱하면 그 안에 든 몰수가 나옵니다
- V
- 용액의 부피(L)입니다. 농도와 함께 쓰이며, 두 값을 곱하는 것만으로 몰수가 나오는 것이 이 길의 요점입니다
화학량론 문제를 풀 때마다 씁니다. 반응식은 몰수를 기준으로 세워지므로, 손에 든 데이터가 질량이든 부피든 먼저 몰수로 바꿔야 합니다. 두 번째는 단위를 옮겨 적을 때입니다. 실험 노트에는 밀리몰로 적혀 있는데 계산식은 몰을 요구하는 일이 잦고, 그 환산을 이 페이지가 대신합니다. 세 번째는 검산입니다. 같은 시료를 질량으로도 재고 부피로도 쟀다면 두 길이 같은 몰수를 주어야 하므로, 두 칸을 모두 채워 두면 어느 한쪽 데이터가 틀렸을 때 바로 알 수 있습니다.
계산 예시
소금 58.44 g을 질량에서
- 질량에서 몰질량 구하기: 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol
- 몰수: 58.44 ÷ 58.44 = 1 mol
- 밀리몰: 1 × 1000 = 1,000 mmol
- 마이크로몰: 1 × 1000000 = 1,000,000 µmol
기본값이고, 세 갈래 중 질량 길만 채운 상태입니다. 화학식과 질량 두 칸으로 충분하고 나머지 네 칸은 비어 있습니다. 세 출력이 모두 같은 양을 가리킨다는 점이 눈에 보입니다. 1몰은 1,000밀리몰이고 1,000,000마이크로몰이며, 실험 노트에 어느 단위로 적혀 있어도 이 줄에서 바로 읽을 수 있습니다.
농도와 부피에서
- 농도와 부피 곱하기: 0.5 mol/L × 0.25 L = 0.125 mol
- 밀리몰로: 0.125 × 1000 = 125 mmol
- 마이크로몰로: 0.125 × 1000000 = 125,000 µmol
- 화학식 칸을 비우고 용액 길로 들어간 경우입니다
부피 플라스크에서 덜어낸 양을 세는 상황입니다. 농도와 부피만 알면 몰수가 나오므로 화학식도 몰질량도 필요하지 않습니다. 적정에서 소비된 부피와 적정액의 농도를 곱하는 계산이 이 모양이고, 여기서 나온 몰수를 반응식의 계수비에 넣으면 시료의 양을 거꾸로 구할 수 있습니다.
아주 묽은 용액, 위 두 줄이 0으로 보이는 경우
- 곱하기: 0.00001 mol/L × 0.001 L = 1 × 10⁻⁸ mol
- 몰 줄은 소수점 여섯 자리에서 바닥나 0.000000으로 표시됩니다
- 밀리몰 줄도 세 자리에서 바닥나 0.000입니다
- 마이크로몰 줄만 0.01 µmol로 그 양을 실어 나릅니다
여기서 두 줄이 0으로 보이는 것은 몰수가 없다는 뜻이 아니라 소수점 자리가 모자라기 때문입니다. 1 × 10⁻⁸몰은 실제로 있는 양이고, 마이크로몰 줄이 그것을 0.01로 보여 줍니다. 세 줄의 자릿수가 서로 다른 하한을 가리키도록 맞춰져 있는 이유가 이 구간이고, 한 줄이 0으로 보이면 아래 줄을 보라는 신호로 읽으면 됩니다.
한계
세 갈래는 서로 다른 데이터에서 출발하므로, 두 갈래를 함께 채웠는데 1% 넘게 어긋나면 그중 하나가 틀린 것입니다. 페이지는 어느 쪽이 틀렸는지 판단하지 않고 모순이라고만 알립니다. 다음으로, 입자 수로 들어가는 길은 실제로는 거의 쓰이지 않습니다. 분자 개수를 직접 세는 일은 없고, 대개 질량에서 거꾸로 계산해 온 값을 넣게 되므로 독립적인 검산이 되지 않습니다. 진짜 독립적인 두 길은 질량과 용액입니다. 마지막으로 아보가드로 수는 정의값이라 오차가 없지만, 화학식이나 몰질량에서 오는 값은 유효숫자 네다섯 자리까지만 정확합니다. 표준 원자량이 없는 원소가 화학식에 들어 있으면 어림하지 않고 거부합니다.
자주 묻는 질문
- 몰수는 어떻게 구하나요?
- 세 가지 길이 있고, 손에 있는 데이터가 어느 길인지 정합니다. 질량을 알고 있으면 몰질량으로 나누고, 입자 수를 알고 있으면 아보가드로 수로 나누고, 용액이라면 농도에 부피를 곱합니다. 소금 58.44 g은 몰질량 58.44로 나누어 1몰이고, 0.5 mol/L 용액 0.25 L도 곱해서 0.125몰입니다. 이 페이지는 어느 칸을 채웠는지 보고 길을 정합니다.
- 아보가드로 수는 얼마인가요?
- 6.02214076 × 10²³입니다. 2019년 국제단위계가 개정되면서 몰을 이 개수의 입자가 들어 있는 양으로 정의했으므로, 이 값은 측정값이 아니라 정의값입니다. 그래서 아보가드로 수 자체에는 오차가 없고, 입자 수에서 몰수로 가는 계산은 정확합니다. 다만 입자 수를 실제로 세는 일이 어려워서, 이 길은 대개 질량에서 거꾸로 온 값을 넣는 데 쓰입니다.
- 세 갈래를 모두 채우면 어떻게 되나요?
- 서로 맞는지 1% 안에서 검산하고, 어긋나면 하나를 골라 답하는 대신 모순이라고 알립니다. 화학식에서 계산한 몰질량과 시약병에 적힌 몰질량이 다르거나, 농도와 부피로 구한 몰수가 질량에서 구한 것과 다를 때 걸립니다. 어느 쪽이 맞는지는 페이지가 판단할 수 없으므로 사용자가 정해야 하고, 검산은 그 판단을 위한 신호입니다.
- 밀리몰과 마이크로몰은 왜 함께 보여 주나요?
- 같은 몰수를 자릿수만 바꿔 보여 주는 것입니다. 실험실에서는 밀리몰을 말하고, 산업과 열역학에서는 몰을, 생화학과 미량 분석에서는 마이크로몰을 씁니다. 1몰은 1,000밀리몰이고 1,000,000마이크로몰이므로, 세 줄 중 사용자가 쓰는 단위의 줄만 읽으면 됩니다. 아주 작은 양에서는 위 두 줄이 0으로 보이므로 아래 줄이 필요합니다.
- 세 갈래 중 어느 것을 써야 하나요?
- 가지고 있는 데이터가 정합니다. 고체 시료를 저울에 올렸다면 질량 길이고, 용액을 덜어냈다면 농도와 부피를 곱하는 길입니다. 입자 수로 들어가는 길은 이론 문제에서만 씁니다. 실제 검산에 쓸모가 있는 것은 질량과 용액 두 길이며, 이 둘은 서로 독립적인 데이터에서 출발하므로 함께 채워 두면 오류를 잡아 줍니다.
참고 문헌
- SI Units — 물질량(amount of substance)과 그 단위 몰 — National Institute of Standards and Technology (NIST)
- Standard Atomic Weights — 유효숫자 네 자리로 줄인 값 — Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW), IUPAC
- IUPAC Gold Book — 물질량(amount of substance)의 정의 — International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)