홍라이프 계산기몰분율 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
이 계산기는 혼합물 속 각 성분의 몰분율과 몰 백분율을 몰수 또는 질량과 몰질량으로 구합니다. 전체 압력을 넣으면 돌턴 법칙으로 부분 압력도 계산합니다. 화학, 화학 공학, 기체 혼합물과 증기압 계산에 쓰입니다.
계산 방법
X_i = n_i ÷ Σn
몰 백분율 = X_i × 100
질량으로 주어지면 n_i = 질량 ÷ 몰질량
부분 압력(이상 기체) = X_i × P_전체
- 성분은 한 줄에 하나씩 최대 10개까지 넣으며, 압력 단위는 자유입니다.
원리
몰분율은 혼합물의 전체 입자 중 한 성분이 차지하는 비율입니다. 양의 비율이므로 단위가 없고, 모든 몰분율의 합은 항상 1입니다. 여러 물리 법칙이 몰분율과 자연스럽게 맞습니다. 이상 기체 혼합물에서 각 기체는 분자 수 비율만큼 전체 압력에 기여하고, 라울 법칙은 용매의 증기압이 그 몰분율에 비례한다고 말합니다.
예제 풀이
기본값인 질량과 몰질량 입력, 에탄올 46.07g(46.07g/mol)과 물 36.03g(18.015g/mol), 전체 압력 101.325로 계산합니다.
- 에탄올 46.07 ÷ 46.07 = 1mol, 물 36.03 ÷ 18.015 = 2mol입니다.
- 전체 양 = 3mol, 성분은 2개입니다.
- X₁ = 1 ÷ 3 = 0.3333, 즉 33.33%이고, 전체 몰분율은 0.3333, 0.6667입니다.
- 성분 1의 부분 압력 = 0.3333 × 101.325 = 33.77입니다.
결과 해석
몰분율의 합은 1이어야 하며, 그렇지 않다면 입력이 잘못된 것입니다. 몰분율은 질량 분율과 다릅니다. 이 예에서 에탄올은 질량의 56%이지만 분자 수로는 3분의 1에 불과합니다. 돌턴 법칙의 부분 압력은 이상 기체 혼합물에 적용되며, 액체에는 증기압과 함께 라울 법칙을 씁니다. 예를 들어 이 혼합 액체 위의 에탄올 증기압은 이상적으로 순수 에탄올 증기압의 3분의 1이 되지만, 에탄올과 물은 이상 용액에서 꽤 벗어나므로 실제 값은 다릅니다. 몰분율은 온도에 따라 변하지 않으므로 여러 조건에서 비교하기에도 편리합니다.
흔한 실수
- 몰분율과 질량 분율을 혼동하는 경우
- 올바른 몰질량으로 질량을 바꾸지 않는 경우
- 액체 혼합물에 부분 압력 결과를 적용하는 경우
- 용매 같은 성분을 빠뜨리는 경우
자주 묻는 질문
몰분율에 단위가 있습니까?
없습니다. 비율이며 합은 항상 1입니다.
몰분율은 몰 농도와 어떻게 다릅니까?
몰 농도는 용액 1L당 몰수이고, 몰분율은 전체 몰수에 대한 몰수입니다.
건조 공기에서 산소의 몰분율은 얼마입니까?
약 0.21입니다.
성분을 세 개 이상 넣을 수 있습니까?
네. 한 줄에 하나씩 10개까지 넣을 수 있습니다.
몰 백분율과 부피 백분율은 같습니까?
이상 기체 혼합물에서는 같지만, 액체 혼합물에서는 대개 다릅니다.
출처: OpenStax, Chemistry: Atoms First 2e, section 11.4 "Colligative Properties"