์ด ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋ก ๋ฌด์์ ํ ์ ์๋์
์ด ๋๊ตฌ๋ ์ด๋ค ๋ฌผ์ง ์๋ฃ ์์ ๋ค์ด ์๋ ๋ถ์(๋๋ ํํ์ ๋จ์)์ ๊ฐ์๋ฅผ ์๋ ค ์ค๋๋ค. ์๋ฃ์ ์ง๋์ ๊ทธ๋จ(g)์ผ๋ก, ํํฉ๋ฌผ์ ๋ชฐ์ง๋์ g/mol ๋จ์๋ก ์ ๋ ฅํ๋ฉด, ์๋ณด๊ฐ๋๋ก์ \(6.022 \times 10^{23}\) /mol์ ์ด์ฉํด ๋ชฐ์์ ์ ์ฒด ๋ถ์ ์๋ฅผ ํจ๊ป ๊ณ์ฐํด ์ค๋๋ค.
์ฌ์ฉ ๋ฐฉ๋ฒ
๋จผ์ ์๋ฃ์ ์ง๋์ ๊ทธ๋จ(g) ๋จ์๋ก ์ ๋ ฅํ์ธ์. ๊ทธ๋ค์ ํํฉ๋ฌผ์ ๋ชฐ์ง๋(๋ถ์๋)์ g/mol ๋จ์๋ก ๋ฃ์ผ๋ฉด ๋ฉ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด ๋ฌผ(HโO)์ ์ฝ 18.015 g/mol, ์ด์ฐํํ์(COโ)๋ 44.01 g/mol, ์๊ธ(NaCl)์ 58.44 g/mol์ ๋๋ค. ์ ๋ ฅํ๋ ์ฆ์ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๊ฐฑ์ ๋์ด ๋ฌผ์ง์ ์(๋ชฐ์)๊ณผ ๋ถ์ ๊ฐ์๋ฅผ ๋์์ ๋ณด์ฌ ์ค๋๋ค.
๊ณต์ ์ดํด๋ณด๊ธฐ
๊ณ์ฐ์ ๋ ๋จ๊ณ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง๋๋ค. ์ฒซ์งธ, ์ง๋์ ๋ชฐ์ง๋์ผ๋ก ๋๋์ด ๋ชฐ์๋ฅผ ๊ตฌํฉ๋๋ค: \(n = m / M\). ๋์งธ, ๋ชฐ์์ ์๋ณด๊ฐ๋๋ก์(\(N_A = 6.022 \times 10^{23}\))๋ฅผ ๊ณฑํด ๋ถ์ ๊ฐ์๋ฅผ ์ป์ต๋๋ค: \(N = n \times N_A\). ๋ ์์ ํฉ์น๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
$$N = \frac{\text{Mass (g)}}{\text{Molar Mass (g/mol)}} \times 6.022 \times 10^{23}$$
์์ ํ์ด
๋ฌผ 36๊ทธ๋จ์ด ์๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํด ๋ด ์๋ค. ๋ฌผ์ ๋ชฐ์ง๋์ ์ฝ 18 g/mol์ด๋ฏ๋ก ๋ชฐ์๋ \(36 / 18 = 2\) mol์ ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ์๋ณด๊ฐ๋๋ก์๋ฅผ ๊ณฑํ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด \(1.2044 \times 10^{24}\) ๊ฐ์ ๋ฌผ ๋ถ์๊ฐ ๋ฉ๋๋ค.
$$2 \times 6.022 \times 10^{23} = 1.2044 \times 10^{24}$$
์ผ๋ฐ ๋ชฐ์ง๋ ์ฐธ๊ณ ์๋ฃ
๋ชฐ์ง๋(g/mol)์ ๋ฌผ์ง 1๋ชฐ์ ์ง๋์ ๋๋ค. ์๋ฃ์ ์ง๋์ ๋ชฐ์ง๋์ผ๋ก ๋๋๋ฉด ๋ชฐ์ ๊ฐ์๊ฐ ๊ตฌํด์ง๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์๋ณด๊ฐ๋๋ก ์์ ๊ณฑํ๋ฉด ๋ถ์์ ๊ฐ์๋ฅผ ๊ตฌํ ์ ์์ต๋๋ค. ์๋์ ๊ฐ๋ค์ mw ํ๋์ ์ ์ฉํ ์ ๋ ฅ๊ฐ์ ๋๋ค.
| ํํฉ๋ฌผ | ํํ์ | ๋ชฐ์ง๋ (g/mol) |
|---|---|---|
| ๋ฌผ | HโO | 18.015 |
| ์ด์ฐํํ์ | COโ | 44.01 |
| ์ฐ์ | Oโ | 32.00 |
| ํฌ๋๋น | CโHโโOโ | 180.16 |
| ์ผํ๋ํธ๋ฅจ | NaCl | 58.44 |
| ์๋ชจ๋์ | NHโ | 17.03 |
| ์ํ์ฌ | CโHโ OH | 46.07 |
| ํฉ์ฐ | HโSOโ | 98.08 |
| ๋ฉํ | CHโ | 16.04 |
| ํ์ฐ์นผ์ | CaCOโ | 100.09 |
์ฌ๊ธฐ์ ์๋ ํํฉ๋ฌผ์ ๋ชฐ์ง๋์ด ํ์ํ ๊ฒฝ์ฐ, ํํ์์์ ๋ชฐ์ง๋ ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ํํ์์ผ๋ก๋ถํฐ ๊ตฌํ ์ ์์ต๋๋ค.
์ฌ์ฉ๋ ์์
์ด ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋ ์๋ณด๊ฐ๋๋ก ์์์ ์์กดํ๋ฉฐ, ์ด๋ ๋ฌผ์ง์ ์ ํํ 1๋ชฐ์ ํฌํจ๋ ๊ธฐ๋ณธ ์ ์(์์, ๋ถ์ ๋๋ ํํ์ ๋จ์)์ ๊ฐ์๋ฅผ ์ ์ํฉ๋๋ค.
- ์๋ณด๊ฐ๋๋ก ์์: \(N_A = 6.02214076 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}\). 2019๋ SI ๊ธฐ๋ณธ ๋จ์ ์ฌ์ ์ ์ดํ, ์ด ๊ฐ์ ์ ์์ ์ํด ์ ํํฉ๋๋ค.
- ๋ฐ์ฌ๋ฆผ๋ ๊ฐ: \(N_A \approx 6.022 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}\), ๋๋ถ๋ถ์ ๊ต๊ณผ์ ๊ณ์ฐ๊ณผ ์ด ๋๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉ๋๋ ํํ์ ๋๋ค.
- ๋ชฐ์ง๋ ์์: \(M_u \approx 1\ \text{g/mol}\), ์ด๋ ๋ฌด์ฐจ์ ์์/๋ถ์ ๋ฌด๊ฒ๋ฅผ ๊ทธ๋จ/๋ชฐ ๋จ์์ ๋ชฐ์ง๋์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐํฉ๋๋ค.
์ ์์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด, 1๋ชฐ = \(6.02214076 \times 10^{23}\) ์ ์์ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์๋ฃ์ ๋ถ์ ๊ฐ์๋ ๋จ์ํ ๋ชฐ์ ๊ฐ์์ ์ด ์์๋ฅผ ๊ณฑํ ๊ฐ์ ๋๋ค:
$$N = n \times N_A = \frac{\text{์ง๋}}{\text{๋ชฐ์ง๋}} \times 6.022 \times 10^{23}$$์์ฃผ ๋ฌป๋ ์ง๋ฌธ
์๋ณด๊ฐ๋๋ก์๋ ๋ฌด์์ธ๊ฐ์? ๋ฌผ์ง 1๋ชฐ์ ๋ค์ด ์๋ ์ ์์ ๊ฐ์๋ก, ์ฝ \(6.022 \times 10^{23}\)๋ก ์ ์๋ฉ๋๋ค.
์ด์จ ํํฉ๋ฌผ์๋ ์ ์ฉ๋๋์? ๋ค. NaCl ๊ฐ์ ์ด์จ ํํฉ๋ฌผ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ฑ๊ฐ ๋ถ์๊ฐ ์๋๋ผ ํํ์ ๋จ์(formula unit)์ ๊ฐ์๋ฅผ ์๋ฏธํฉ๋๋ค.
๋ชฐ์ง๋์ ์ด๋์ ์ฐพ๋์? ์ฃผ๊ธฐ์จํ๋ฅผ ๋ณด๊ณ ํํ์์ ๋ค์ด ์๋ ๋ชจ๋ ์์์ ์์๋์ ๋ํ๊ฑฐ๋, ํํ ํํฉ๋ฌผ์ด๋ผ๋ฉด ๊ฐ์ ๋ฐ๋ก ๊ฒ์ํด ์ฌ์ฉํ๋ฉด ๋ฉ๋๋ค.