원자량 원자량, 분자량과 몰 1 작은 실험실 콩과 팥 1 개의 질량은 각각 얼마인가 ? 콩 1 개의 질량을 1.0 으로 했을 때 콩과 팥의 질 량비는 얼마인가 ? 콩과 팥보다 더 작은 조와 깨의 질량은 어떻게 측정할 수 있는지 설명해 보자. 콩과 팥의 질량 측정 → 콩.

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2 원자량 원자량, 분자량과 몰 1 작은 실험실 콩과 팥 1 개의 질량은 각각 얼마인가 ? 콩 1 개의 질량을 1.0 으로 했을 때 콩과 팥의 질 량비는 얼마인가 ? 콩과 팥보다 더 작은 조와 깨의 질량은 어떻게 측정할 수 있는지 설명해 보자. 콩과 팥의 질량 측정 → 콩 1 개 질량 : 1.0 = 팥 1 개의 질량 : x, 즉 0.20 g : 1.0 = 0.16 g : x, x = 0.8 따라서 콩과 팥의 질량비는 1.0 : 0.8 이다. → 크기가 작은 조와 깨의 질량도 직접 측정하기는 어려우므로 콩과 팥의 질량 측정과 같은 방법으 로 조와 깨 각각 100 개의 질량을 구하고, 조의 질 량을 기준으로 깨와의 질량비를 구한다. → 콩 100 개가 20.3 g 이므로 1 개는 약 0.20 g 팥 100 개가 16.4 g 이므로 1 개는 약 0.16 g

3 (1) 원자의 질량 : 한 원자의 질량을 기준으로 하여 결정한 질량의 비, 즉 상대 적 질량을 사용하여 나타낸다. 이유 : 원자의 질량은 너무나 작기 때문에 원자 1 개의 질량을 직접 측정할 수 없고, 실제 값을 나타내기도 불편하다. 원자량 원자량, 분자량과 몰 ▲ C 에 대한 H 와 O 의 상대적 질량 C 원자 1 개 =H 원자 12 개의 질량이고, C 원자 4 개 =O 원자 3 개의 질량이다. ⇒ C 원자의 질량을 12 라고 하면 H 원자의 질량 =1, O 원자의 질량 =16

4 (2) 원자의 상대적 질량 : 질량수가 12 인 탄소 원자 ( 12 C) 의 질량을 12.00 으로 정하고, 이 값과 비교한 다른 원자의 질량비로 나타낸다. (3) 원자량 : 원자의 상대적 질량은 동위 원소의 존재비를 고려하여 평균값을 사용하는데, 이때 원자의 상대적 질량의 평균값을 뜻한다. 원자량은 상대적인 값이므로 g 이나 kg 과 같은 단위를 붙이지 않는다. 탄소의 동위 원소 12 C 가 98.90%, 13 C 가 1.10% 존재할 때 탄소 (C) 의 평 균 원자량 = =12.01 원자량 원자량, 분자량과 몰 1 자연계에서 구리 (Cu) 의 동위 원소는 63 Cu 와 65 Cu 가 존재하고, Cu 의 평균 원자량은 63.55 이다. 63 Cu 의 존재비 (%) 를 구해 보자. 원소원소 기호원자량원소원소 기호원자량 수소 H1.0 나트륨 Na23.0 탄소 C12.0 황 S32.1 질소 N14.0 염소 Cl35.5 산소 O16.0 칼륨 K39.1 → 72.5% ▲ 여러 가지 원소의 원자량

5 분자량과 화학식량 원자량, 분자량과 몰 (1) 분자량 : 분자의 상대적 질량을 뜻하며, 분자량은 분자를 구성하는 원자들 의 원자량의 합으로 구한다. 예 : 물 분자 (H 2 O) 와 이산화탄소 분자 (CO 2 ) 는 다음과 같이 구할 수 있다. ▲물의 분자량 ▲이산화탄소의 분자량 원자량 1.01.0 16.0 분자량 (2X1.0) + 16.0 = 18.0 원자량 16.016.0 12.0 분자량 (2X16.0) + 12.0 = 44.0

6 분자량과 화학식량 원자량, 분자량과 몰 (2) 화학식량 : 상온에서 분자 상태로 존재하지 않는 물질은 구성 입자의 비로 나타낸 화학식을 사용한다. 이와 같은 화학식을 이루고 있는 각 원자의 원 자량의 합을 화학식량이라고 한다. 예 : 염화나트륨 (NaCl) 의 화학식량 2 주기율표를 참고하여 다음 물질의 화학식량을 소수점 첫째 자리까지 구해 보자. ▲ 염화나트륨의 화학식량 (1) HCl(2) C 6 H 12 O 6 (3) CaCl 2 (4) CuSO 4 ㆍ 5H 2 O → 111.1 → 36.5 → 249.6 → 180.0 원자량 23.0 35.5 분자량 23.0 + 35.5 = 58.5

7 화학식의 결정 원자량, 분자량과 몰 ◆ 화학식 중에서 실험식과 분자식을 결정하는 방법 (1) 원소 분석을 이용한 물질의 질량 구하기 원소 분석 : 화합물을 이루는 원소의 종류와 수를 알아내는 실험 원소 분석 실험 장치를 이용하면 성분 물질이 포함된 연소 생성물의 질량을 구할 수 있다. ▲ 포도당의 원소 분석 실험 장치 포도당을 연소시키면 물과 이산화탄소가 생성 된다. 이때 생성되는 물은 염화칼슘관에 흡수되고, 이산화탄소는 수산화나트륨 관 에 흡수된다. 따라서 각 관에서 증가한 질량을 측정하면 물과 이산화탄소의 질량 을 알 수 있다.

8 화학식의 결정 원자량, 분자량과 몰 (2) 실험식 구하기 원소의 질량 백분율 (%)= 성분 원자의 수 = (3) 분자식 구하기 분자식 =( 실험식 ) n ( 단, n 은 정수 ) 분자량 = 실험식량 X n, n= 4 실험식이 CH 인 어떤 화합물의 분자량을 측정했더니 78.0 이었다. 이 화 합물의 분자식을 구해 보자. → C 6 H 6 3 어떤 화학물을 분석했더니 탄소 (C) 가 92.3%, 수소 (H) 가 7.7% 포 함되어 있다. 이 화합물의 실험식을 구해 보자. → CH

9 몰 원자량, 분자량과 몰 몰의 개념 2 해 보기 원자의 개수 1. 산소 원자 1 개의 질량은 2.66 x 10 -23 g 이다. 다음 표에 각 질량에 해 당하는 산소 원자의 개수를 써 보자. 2. 물 분자 1 개의 질량은 2.99 x 10 -23 g 이다. 다음 표에 각 질량에 해당 하는 물 분자의 개수를 써 보자. 산소의 질량 (g) 16324864 원자의 수 ( 개 ) 6.02 X 10 23 12.03 X 10 23 18.05 X 10 23 24.06 X 10 23 물의 질량 (g) 18365472 분자의 수 ( 개 ) 6.02 X 10 23 12.04 X 10 23 18.06 X 10 23 24.08 X 10 23 위의 표를 참고하여 원자와 분자의 개수는 몇 개씩 묶어서 나 타내는 것이 편리한지 설명해 보자. → 표의 결과를 보면 6.02 X 10 23 의 배수이므로 6.02 X 10 23 개 묶음 으로 나타낸다.

10 몰 원자량, 분자량과 몰 (1) 몰 : 원자와 같이 매우 작은 입자의 수량을 나타내기 위한 단위 (2) 아보가드로수 : 1 몰은 6.02X10 23 개 입자의 집단이며, 이 수를 아보가드로 수라고 한다. 물 분자와 물 분자를 구성하는 원자의 몰수 6 다음 물질 1 몰에 들어 있는 원자의 총 몰수를 각각 구해 보자. 5 이산화탄소 분자 1 몰에 들어 있는 탄소 원자와 산소 원자의 몰수 와 입자 수를 각각 구해 보자. → 탄소 원자 - 몰수 : 1 몰, 입자 수 : 6.02X10 23 개 산소 원자 - 몰수 : 2 몰, 입자 수 : 1.204X10 24 개 물 분자 1 몰 산소 원자 1 몰 수소 원자 2 몰 → 7 몰 → 9 몰 → 6 몰 → 8 몰 (1) H 2 SO 4 (2) C 2 H 4 (3) C 2 H 5 OH(4) CH 3 COOH

11 몰 원자량, 분자량과 몰 ◆ 원자 1 몰 : 어떤 원자의 질량이 그 원자량에 그램 (g) 단위를 붙인 양 과 같을 때, 이 값을 원자 1 몰이라고 한다. 입자 수와 질량의 관계 몰과 질량 7 포도당 (C 6 H 12 O 6 ) 18 g 에 포함되어 있는 포도당 분자의 개수를 구해 보자. → 6.02X10 22 개 물질물 분자수소 원자산소 원자 몰수 1몰1몰 2몰2몰 1몰1몰 입자 수 6.02 x 10 23 개 2 x 6.02 x 10 23 개 6.02 x 10 23 개 질량 18 g2 x 1 g = 2 g16 g

12 몰 원자량, 분자량과 몰 몰과 기체의 부피 3 해 보기 기체 1 몰에 해당하는 부피 온도와 압력이 같을 때 기체 1 몰의 부피는 기체의 종류와 어떤 관계가 있는지 설명해 보자. 다음 표는 0 ℃, 1 기압에서 측정한 여러 가지 기체 1 몰의 질량과 밀도 를 나타낸 것이다. 각각의 기체 1 몰이 차지하는 부피를 구해 보자. 구분수소질소산소네온 1 몰의 질량 (g) 1.028.032.020.2 밀도 (g/L) 0.091.251.430.90 1 몰의 부피 (L) → 기체의 종류에 관계없이 기체 1 몰이 차지하는 부피는 22.4 L 로 비슷하다. → 22.2→ 22.4

13 몰 원자량, 분자량과 몰 ◆ 기체 1 몰의 부피 : 0 ℃, 1 기압에서 기체 1 몰이 차지하는 부피는 기체 의 종류에 관계없이 항상 22.4 L 이다. 9 0 ℃, 1 기압에서 이산화탄소 (CO 2 ) 의 부피가 11.2 L 일 때, CO 2 의 질량 (g) 을 구해 보자. → 22 g 8 0 ℃, 1 기압에서 산소 (O 2 ) 의 질량이 64 g 일 때, O 2 의 부피 (L) 를 구 해 보자. → 44.8 L

14 몰 원자량, 분자량과 몰 ◆ 기체의 분자량 : 0 ℃, 1 기압에서 기체 1 몰의 질량은 분자량과 같다. ◆ 몰과 입자 수, 질량, 분자량, 기체 부피 사이의 관계식 11 0 ℃, 1 기압에서 메테인 (CH 4 ) 기체 5.6 L 가 있다. 이 기체의 몰수, 분자 수, 질량을 각각 구해 보자. → 0.25 몰, 1.505X10 23 개, 4.0 g 10 0 ℃, 1 기압에서 어떤 기체의 밀도가 0.68 g/L 이다. 이 기체의 분 자량을 구해 보자. → 15.2 몰수 = 입자 수 = 질량 = 기체의 부피 (0 ℃, 1 기압 ) 6.02 x 10 23 개분자량 22.4 L