홍라이프 계산기아보가드로수 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
아보가드로 상수는 몰 단위의 물질량과 입자 수를 연결합니다. 이 계산기는 몰, 입자 수, 그램 사이를 변환하고, 분자 안의 원자 수와 입자 하나의 질량도 계산합니다.
계산 방법
- NA = 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹(2019년 SI 재정의 이후 정확한 값)
- 입자 수 = 몰 × NA, 몰 = 입자 수 ÷ NA
- 몰 = 질량(g) ÷ 몰질량(g/mol), 질량 = 몰 × 몰질량
- 원자 수 = 입자 수 × 입자당 원자 수
- 입자 하나의 질량 = 몰질량 ÷ NA
원리
원자는 너무 작아 하나씩 셀 수 없으므로, 화학자는 달걀을 다스(12개) 단위로 세듯 몰 단위로 셉니다. 1몰은 정확히 6.02214076 × 10²³개의 입자로 정의됩니다. g/mol 단위의 몰질량은 입자 하나의 질량을 원자 질량 단위로 나타낸 값과 숫자가 같으므로, 시료의 무게를 재면 몇 몰, 곧 몇 개의 입자가 들어 있는지 알 수 있습니다.
예제 풀이
기본값: 물 2.5 mol, 몰질량 18.015 g/mol, 분자당 원자 3개
- 입자 수 = 2.5 × 6.02214076 × 10²³ ≈ 1.50554 × 10²⁴개 분자
- 원자 수 = 1.50554 × 10²⁴ × 3 ≈ 4.51661 × 10²⁴
- 질량 = 2.5 × 18.015 = 45.0375 g
- 분자 하나의 질량 = 18.015 ÷ 6.02214076 × 10²³ ≈ 2.991 × 10⁻²³ g
- 물질량 = 2.5 mol
| 변환할 양 | 입자 수 |
|---|---|
| 0.625 | 3.76384e+23 |
| 1.25 | 7.52768e+23 |
| 1.88 | 1.12915e+24 |
| 2.5 | 1.50554e+24 |
| 3.12 | 1.88192e+24 |
| 3.75 | 2.2583e+24 |
| 5 | 3.01107e+24 |
결과 해석
작은 시료에도 입자 수는 어마어마합니다. 물 45 g, 한 컵의 4분의 1도 안 되는 양에 분자가 약 1.5 × 10²⁴개 들어 있습니다. 화학 반응식의 계수는 입자 수의 비를 뜻하므로 반응 계산에는 몰을 쓰십시오.
흔한 실수
- 원자 수를 물었는데 분자당 원자 수를 곱하지 않는 경우
- 정밀도가 필요한데 반올림한 6.02 × 10²³을 쓰는 경우
- 몰질량(g/mol)과 분자 하나의 질량을 혼동하는 경우
- 그램과 킬로그램을 섞는 경우
자주 묻는 질문
아보가드로수는 얼마인가요?
정확히 6.02214076 × 10²³으로, 1몰에 들어 있는 입자 수입니다.
물 1몰에는 분자가 몇 개 있나요?
어떤 물질이든 1몰이면 6.02214076 × 10²³개입니다.
그램을 분자 수로 바꾸려면?
그램을 몰질량으로 나눠 몰을 구한 뒤 NA를 곱합니다.
2019년에 무엇이 바뀌었나요?
몰의 정의가 탄소-12 질량 기준에서 아보가드로 상수를 정확한 값으로 고정하는 방식으로 바뀌었습니다.
기체 1몰의 부피는 얼마인가요?
이상기체라면 0 °C, 1기압에서 약 22.4 L입니다. 온도와 압력이 바뀌면 부피도 달라지므로 이상기체 상태방정식으로 계산합니다.
몰질량은 어떻게 구하나요?
분자식의 각 원자 원자량을 개수만큼 더합니다. 물 H₂O는 1.008 × 2 + 15.999 ≈ 18.015 g/mol입니다.
출처: BIPM, The International System of Units (SI Brochure), 9th edition (2019) · CODATA 2018/2022 recommended values of the fundamental physical constants (NIST)