원자, 분자에도 무게가 있다! 원자량, 분자량, 돌턴, 몰 질량

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원자: 세계를 구성하는 기본 단위
원소: 원자와 원소의 차이, 동위원소

 

원자와 분자에도 무게가 있다

원자의 무게는 '원자량(Atomic Weight)'이라고 불리며, 원자량은 각 원소가 자연에서 얼마나 무거운지를 나타내는 숫자입니다. '분자량(Molecular Weight)'은 간단히 말해 분자를 구성하고 있는 모든 원자들의 무게를 합한 것입니다.

 

예를 들어, 물(H₂O)은 수소 두 개와 산소 하나로 이루어져 있습니다. 각 원자마다 무게가 있고, 이 무게들을 다 더하면 그게 물 분자의 분자량이 됩니다. 이렇게 계산된 분자량은 화학 반응에서 물질들이 얼마나 반응하거나 생성될 수 있는지를 예측하는 데 유용하게 쓰입니다.

 

원자량(Atomic Weight):

• 원자량은 원자의 상대적 질량을 나타냅니다. 원자량은 특정 원소의 원자 한 개의 질량을 탄소-12 원자의 질량의 1/12로 정의한 값과 비교하여 표현한 것입니다.
• 원자량의 단위는 특별한 이름 없이 '상대 원자 질량'으로 표현되곤 하지만, 화학 분야에서는 이를 '돌턴(Dalton)'이라고도 부르며, 돌턴 은 질량의 단위로, 1달톤은 탄소-12 원자의 질량의 1/12에 해당하는 질량입니다.

 

분자량(Molecular Weight):

• 분자량은 분자를 구성하는 모든 원자의 원자량을 합한 값입니다. 이를 통해 해당 분자의 총 질량을 알 수 있습니다.
• 분자량 역시 원자량과 마찬가지로 돌턴 (Dalton) 단위를 사용합니다. 예를 들어, 물의 분자량을 계산하면 수소의 원자량이 약 1.008 돌턴 , 산소의 원자량이 약 16 돌턴 이므로, 물 H2​O의 분자량은 약 18.016 돌턴 이 됩니다.

 

Unsplash

 

원자, 분자 무게의 단위? 돌턴(Dalton)과 몰 질량

돌턴(Dalton): 돌턴은 질량의 단위로, 주로 원자나 분자의 질량을 표현할 때 사용됩니다. 돌턴 은 원자 질량 단위(u)와 같으며, 1 돌턴 은 탄소-12 원자 질량의 1/12에 해당합니다. 원자나 분자 하나의 질량을 나타내는 데 적합한 단위입니다.

 

몰 질량(Molar Mass): 몰 질량은 특정 화합물이나 원소의 한 몰이 가지는 질량을 그램(g) 단위로 표현한 것입니다. 이는 분자량이나 원자량(달톤 단위)과 수치적으로 같지만, 단위가 다릅니다.

 

달톤과 몰 질량 사이의 관계는 다음과 같습니다:

• 분자나 원소의 원자량(달톤)을 알면, 그 값을 그대로 사용하여 몰 질량(그램/몰)을 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 산소 원소의 원자량이 대략 16 돌턴 이면, 산소의 몰 질량은 16 g/mol입니다.
• 이는 몰 질량이 한 몰의 분자나 원자가 얼마나 무겁게 나가는지를 그램 단위로 표현한 것이고, 이를 통해 주어진 양의 물질이 몇 몰인지 계산할 때 유용합니다.

 

따라서, 돌턴은 원자나 분자 하나의 질량을 나타내는 데 사용되며, 몰 질량은 그 물질을 많은 양(몰 단위)으로 다룰 때 사용되는 측정 단위입니다. 이 두 단위의 값은 수치적으로는 동일하지만, 적용 범위와 사용 목적이 다릅니다.

 

몰이 무엇인데요?

몰 질량은 한 몰의 물질이 얼마나 무게가 나가는지를 말합니다. 여기서 ‘몰’이란 정해진 숫자만큼의 분자나 원자들을 의미하는데, 이 숫자는 아주 크고, 약 602,200,000,000,000,000,000,000개(6.022 x 10^23)입니다. 이 큰 숫자는 ‘아보가드로 수’라고 불립니다.

 

예를 들어 물의 경우, 물 한 몰은 물 분자가 약 602,200,000,000,000,000,000,000개 있는 것을 의미합니다. 물 분자 하나의 무게를 다 합치면, 총 무게는 약 18그램이 됩니다. 이 18그램이 바로 물 한 몰의 몰 질량입니다.

 

몰 질량을 알면, 화학 실험에서 특정 물질을 얼마나 사용해야 하는지 쉽게 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 실험에서 물 2몰이 필요하다고 하면, 물 36그램을 사용하면 되는 것입니다(18그램 x 2몰). 이처럼 몰 질량은 화학 반응에서 정확한 양을 측정하는 데 도움을 줍니다.