몰 질량

Molar mass
분자질량 또는 질량수와 혼동하지 마십시오.
몰 질량
공통 기호
M
SI 단위kg/kg
기타 유닛
출력

화학에서 화합물의 몰 질량은 해당 화합물의 시료 질량을 [1]몰 단위로 측정한 시료 내 물질의 양으로 나눈 것으로 정의된다.어금니 질량은 물질의 분자가 아닌 부피의 특성이다.몰 질량은 동위원소의 존재로 인해 종종 질량이 변화하는 화합물의 많은 경우의 평균이다.가장 일반적으로 몰 질량은 표준 원자량에서 계산되며, 따라서 지구 평균이며 지구상 구성 원자의 동위원소 상대적 풍부함의 함수이다.몰 질량은 물질의 질량과 부피의 양을 환산하는 데 적합하다.

분자량은 일반적으로 몰 질량의 동의어로 사용되며, 특히 분자 화합물에 사용됩니다. 그러나 가장 권위 있는 공급원은 이를 다르게 정의합니다(분자 질량 참조).

공식 중량은 이온염과 같은 비분자 화합물에 자주 사용되는 몰 질량의 동의어이다.

몰 질량은 시료의 크기에 따라 달라지지 않는 물질의 집중적인 특성이다.국제 단위계(SI)에서 몰 질량의 간섭 단위는 kg/mol이다.그러나 역사적 이유로, 몰 질량은 거의 항상 g/mol로 표현된다.

몰은 g/mol 단위의 화합물의 몰 질량이 (모든 실제 목적을 위해) 하나의 분자 평균 질량과 수치적으로 동일하도록 정의되었다(달톤 단위).예를 들어 물 분자의 평균 질량은 약 18.0153 달톤이며, 물의 몰 질량은 약 18.0153 g/mol이다.

탄소와 금속과 같이 분리된 분자가 없는 화학 원소의 경우, 몰 질량은 대신 원자의 몰 수로 나누어 계산됩니다.예를 들어 철의 몰 질량은 약 55.845g/mol이다.

1971년부터 SI는 "물질의 양"을 별도의 측정 차원으로 정의했다.2019년까지 몰은 탄소-12 12g의 원자 수만큼 많은 구성 입자를 가진 물질의 양으로 정의되었다.그 기간 동안 탄소-12의 몰 질량은 정의에 따라 정확히 12g/mol이었다.2019년부터 SI에서 물질의 몰은 정확하게 정의된 입자 수 6.02214076×10을23 포함하는 물질의 양으로 재정의되었다.따라서 g/mol 단위의 화합물의 몰 질량은 g 단위의 화합물 분자 수의 질량과 같다.

원소의 몰 질량

주요 기사:상대 원자 질량과 표준 원자량

원소 원자의 몰 질량은 원소의 상대 원자 질량에 몰 질량 상수를 곱한 값u M = 0.9999999965(30)×10−3 kg [2]µ이다−1.전형적인 동위원소 조성을 가진 지구로부터의 정상 샘플의 경우 원자량은 표준 원자량[3] 또는 일반 원자량으로 근사할 수 있다.

M(H) = 1.00797(7) × Mu = 1.00797(7) g/140
M(S) = 32.065(5) × Mu = 32.065(5) g/140
M(Cl) = 35.453 (2) × Mu = 35.453 (2) g/g
M(Fe) = 55.845(2) × Mu = 55.845(2) g/g.

몰 질량 상수를 곱하면 표준 상대 원자 질량은 무차원 양(순수)인 반면 몰 질량은 단위(이 경우 몰 당 그램)이다.

수소(H
2), 황(S
8), 염소(Cl
2)와 같은 일부 원소는 일반적으로 분자로서 볼 수 있다.이들 원소의 분자 몰 질량은 원자의 몰 질량에 각 분자의 원자 수를 곱한 값이다.

M(H
2) = 2 × 1.007 97(7) × Mu = 2.01588(14) g/m
M(S
8) = 8 × 32.065(5) × Mu = 256.52(4) g/g
M(Cl
2) = 2 × 35.453 (2) × Mu = 70.906(4) g/g.

화합물의 몰 질량

화합물의 몰 질량은 화합물을 형성하는 원자의 상대적 원자 질량 A에
r 몰 질량 상수
u M을 곱한 합계로 구한다.

여기서, M은
r 공식 무게라고도 불리는 상대적인 몰 질량입니다.전형적인 동위원소 조성을 가진 지구로부터의 정상 샘플의 경우 표준 원자량 또는 표준 원자량을 샘플의 상대 원자량 근사치로 사용할 수 있다.예를 들면 다음과 같습니다.

M(NaCl) = [22.98976928 (2) + 35.453 (2)] × 1.0000 g/140 = 58.443 (2) g/140
M(CHO
12
22
11) = ([12 × 12.0107(8)] + [22 × 1.00794(7)] + [11 × 15.9994(3)]) × 1.0000 g/g = 342.297(14) g/g/g.

화합물의 [1]혼합물에 대해 평균 몰 질량을 정의할 수 있다.이것은 다른 폴리머 분자가 다른 수의 단량체 단위(비균일한 폴리머)[4][5]를 포함할 수 있는 폴리머 과학에서 특히 중요합니다.

혼합물의 평균 몰 질량

의평균 몰 질량은 성분의 몰 와 몰 에서 계산할 수 있습니다.

또한 다음과 같은 구성 요소의 질량 에서 계산할 수 있습니다.

예를 들어 건조 공기의 평균 몰 질량은 28.97g/[6]mol이다.

관련 수량

몰 질량은 화합물의 상대 몰 질량(M
r), 더 오래된 용어 공식 중량(F.W) 및 구성 요소의 표준 원자 질량과 밀접하게 관련되어 있습니다.단, 분자량(분자량이라고도 함)은 (단일 동위원소 조성의) 분자의 질량이며 (단일 동위원소의) 원자의 질량인 원자 질량과 직접 관련이 없는 분자량(분자량이라고도 함)과는 구별되어야 한다.달톤(기호 Da)은 2018년 CODATA 권장값 기준 1Da = 1u = 1.14053906660(50)×10kg의−27 질량 단위임에도 불구하고, 특히 생화학에서 1Da = 1g/1g이라는 정의로 몰 질량의 단위로 사용되기도 한다.

그램 원자 질량은 그 원소의 원자 1몰의 질량을 그램 단위로 나타내는 다른 용어입니다."그램 원자"는 두더지의 이전 용어이다.

분자량(M.W.)은 현재 상대 몰 질량(M
r.)[7]이라고 더 정확하게 불리는 것에 대한 오래된 용어이다.이는 몰 질량을 몰 질량 [8]상수로 나눈 것과 동일한 무차원 양(즉, 단위 없이 순수한 수)이다.

분자량

주요 기사:분자량

분자량(m)은 주어진 분자의 질량입니다. 보통 달톤(Da 또는 [9]u) 단위로 측정됩니다.같은 화합물의 서로 다른 분자는 서로 다른 원소의 동위원소를 포함하고 있기 때문에 서로 다른 분자 질량을 가질 수 있다.이것은 구별되지만 몰 질량과 관련이 있습니다. 몰 질량은 표본 내 모든 분자의 평균 분자 질량을 측정하는 것으로, 일반적으로 물질의 거시적(중량) 양을 다룰 때 더 적절한 측정값입니다.

분자량은 각 핵종의 원자량에서 계산되며, 몰 질량은 각 원소의 표준[10] 원자량에서 계산됩니다.표준 원자량은 주어진 표본에서 원소의 동위원소 분포를 고려한다(일반적으로 "정규"로 가정).예를 들어 물의 몰 질량은 18.0153(3)g/mol이지만 개별 물 분자의 분자 질량은 18.0105646863(15)Da
216(1HO)에서 22.0277364(29)Da
218(HO) 사이이다.

몰 질량과 분자 질량의 구별은 중요한데, 상대 분자 질량은 질량 분석법에 의해 직접 측정될 수 있고, 종종 백만분의 몇 파트의 정밀도로 측정될 수 있기 때문입니다.이것은 [11]분자의 화학식을 직접 결정하기에 충분히 정확하다.

DNA합성사용

공식 무게(F.W.)라는 용어는 DNA 합성의 맥락에서 사용될 때 특정한 의미를 가진다: 반면에 DNA 폴리머에 첨가되는 개별 포스포라미다이트 핵산염은 보호기를 가지고 있고 이러한 그룹을 포함하여 인용된 분자량을 가지고 있는 반면, 이 핵산염에 의해 궁극적으로 DNA 폴리머 i에 첨가되는 분자량의 양s는 핵염기 공식 중량(즉, DNA 폴리머 내에서 이 핵염기의 분자량, 마이너스 보호군)으로 언급된다.

정밀도 및 불확실성

몰 질량을 알 수 있는 정밀도는 몰 질량을 계산한 원자 질량의 정밀도와 몰 질량 상수 값에 따라 달라집니다.대부분의 원자 질량은 적어도 10,000분의 1의 정밀도로 알려져 있으며, 종종 훨씬 더 낫다[3]. (리튬의 원자 질량은 주목할 만하고 [12]심각한 예외이다.)이는 화학에서 거의 모든 정상적인 용도에 적합합니다. 대부분의 화학 분석보다 정밀하고 대부분의 실험실 시약의 순도를 초과합니다.

원자 질량의 정밀도, 따라서 몰 질량의 정밀도는 원소의 동위원소 분포에 대한 지식에 의해 제한된다.보다 정확한 몰 질량 값이 필요한 경우 표준 원자 질량 계산에 사용되는 표준 분포와 다를 수 있는 해당 시료의 동위원소 분포를 결정할 필요가 있다.표본 내 다른 원소의 동위원소 분포가 서로 독립적일 필요는 없다. 예를 들어 증류된 표본은 존재하는 모든 원소의 더 가벼운 동위원소로 농축된다.이는 몰 질량의 표준 불확도 계산을 복잡하게 한다.

일반 실험실 작업에 유용한 규칙은 모든 계산에 대해 몰 질량을 소수점 2자리까지 인용하는 것입니다.이 방법은 일반적으로 필요한 것보다 정확하지만 계산 시 반올림 오류를 방지합니다.몰 질량이 1000g/mol보다 클 경우 소수점 이하를 사용하는 것은 거의 적절하지 않습니다.이러한 규약은 대부분의 몰 [13][14]질량의 표화된 값에서 준수됩니다.

측정.

몰 질량은 거의 직접 측정되지 않습니다.그것들은 표준 원자 질량으로 계산할 수 있으며, 종종 화학 카탈로그와 안전 데이터 시트(SDS)에 열거된다.몰 질량은 일반적으로 다음 사이에서 변화합니다.

자연 발생 원소의 원자에 대한 1 ~ 238 g/g/g.
단순 화합물의 경우 10–1000g/g/g
폴리머, 단백질, DNA 조각 등에 대한 1000–5000000g/mol

실제로 몰 질량은 거의 항상 원자량에서 계산되지만, 특정 경우에 측정될 수도 있다.이러한 측정은 원자량과 분자량의 현대 질량 분광기 측정보다 훨씬 덜 정밀하며, 대부분 역사적 관심사이다.모든 절차는 결합 특성에 의존하며 화합물의 해리를 고려해야 합니다.

증기 밀도

주요 기사:증기 밀도

증기 밀도에 의한 몰 질량의 측정은 Amedeo Avogadro에 의해 최초로 명확히 설명된 원리에 의존하며, 동일한 조건 하에서 동일한 부피의 가스가 입자의 수를 포함한다는 것이다.이 원리는 이상적인 기체 방정식에 포함됩니다.

여기서 n은 물질의 양입니다.증기 밀도(θ)는 다음과 같이 구한다.

이 두 방정식을 조합하면 알려진 압력 및 온도 조건에 대한 증기 밀도의 관점에서 몰 질량에 대한 식을 얻을 수 있습니다.

빙점 저기압

주요 기사:빙점 저기압

용액의 응고점은 순수 용매보다 낮고, 응고점 강하(δT)는 희석용액의 농도에 정비례한다.조성물이 몰리티로 표현될 때 비례상수는 극저온상수(K
f)로 알려져 있으며, 각 용매마다 특성이 있다.만약 w가 용액에서 용질의 질량 비율을 나타내며, 용질의 해리가 없다고 가정하면, 몰 질량은 다음과 같이 주어진다.

비등점 표고

주요 기사:비등점 표고

인볼라티 용액의 비등점은 순수 용매보다 높고, 비등점 상승(δT)은 희석 용액의 농도에 정비례한다.조성물이 몰리티로 표현될 때, 비례 상수는 비등상수
b(K)로 알려져 있으며, 각 용매마다 특성이 있다.만약 w가 용액에서 용질의 질량 비율을 나타내며, 용질의 해리가 없다고 가정하면, 몰 질량은 다음과 같이 주어진다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b 국제 순수 응용 화학 연합(1993)물리화학의 수량, 단위, 기호, 옥스퍼드 제2판: 블랙웰 사이언스. ISBN0-632-03583-8. 페이지 41.전자 버전
  2. ^ "2018 CODATA Value: molar mass constant". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 2019-05-20.
  3. ^ a b Wieser, M. E. (2006), "Atomic Weights of the Elements 2005" (PDF), Pure and Applied Chemistry, 78 (11): 2051–66, doi:10.1351/pac200678112051
  4. ^ "International union of pure and applied chemistry, commission on macromolecular nomenclature, note on the terminology for molar masses in polymer science". Journal of Polymer Science: Polymer Letters Edition. 22 (1): 57. 1984. Bibcode:1984JPoSL..22...57.. doi:10.1002/pol.1984.130220116.
  5. ^ Metanomski, W. V. (1991). Compendium of Macromolecular Nomenclature. Oxford: Blackwell Science. pp. 47–73. ISBN 0-632-02847-5.
  6. ^ 엔지니어링 도구 상자 공기 분자량
  7. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "상대적인 몰 질량". doi:10.1351/goldbook.R05270
  8. ^ 기술적 정의는 상대적 몰 질량이 정지 상태에서 전자 접지 상태에 있는 결합 탄소 12 원자의 몰 질량이 12인 척도로 측정된 몰 질량이라는 것이다.여기에서 제시된 보다 간단한 정의는 몰 질량 상수가 정의되는 방식 때문에 전체 정의와 동일합니다.
  9. ^ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), p. 126, ISBN 92-822-2213-6, archived (PDF) from the original on 2021-06-04, retrieved 2021-12-16
  10. ^ "Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements". NIST. Retrieved 2007-10-14.
  11. ^ "Author Guidelines – Article Layout". RSC Publishing. Retrieved 2007-10-14.
  12. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 21. ISBN 978-0-08-037941-8.
  13. ^ 예를 들어,
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외부 링크

  • HTML5 Molar Mass Calculator 2017-04-25 Wayback Machine 웹 및 모바일 애플리케이션 아카이브.
  • M의 불확실성과 표시된 모든 계산이 포함된 온라인 몰 질량 계산기
  • 몰 질량 계산기 온라인 몰 질량 및 원소 조성 계산기
  • Microsoft Excel용 Stoichometry Add-In(Stoichometry Add-In)으로 분자량, 반응계수 및 화학량계수를 계산할 수 있습니다.평균 원자량과 동위원소 중량을 모두 포함한다.
  • 몰 질량: 화학 2급 과정입니다.