점(단위)

Mole (unit)
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점을
단위계SI
단위물질량
기호.몰

몰(symbol mol)은 물질의 양을 측정하는 단위로, 물질의 기본 개체 수에 비례하는 양입니다.국제단위계(SI)의 기본 단위입니다.하나의 몰은 원자, 분자, 이온 또는 기타 입자일 수 있는 정확히 602억 14076×10개의23 기본 개체(602조 또는 6020억 배)를 포함합니다.몰에 포함된 입자의 수는 아보가드로수(기호0 N)와 [1]몰로-1 표현된 아보가드로 상수(기호A N)의 수치입니다.그 값은 [1]C의 12 그램의 원자 수에 해당하는 물질의 양으로 몰의 역사적 정의에 근거하여 선택되었으며, 그램으로 표시된 화합물의 몰의 질량은 달톤으로 표시된 화합물의 평균 분자량과 같아졌습니다.2019년 SI 기본 단위의 재정의로, 수치 등가성은 이제 근사치에 불과하지만 모든 실용적인 목적을 위해 가정될 수 있습니다.

몰은 화학에서 반응물의 양과 화학 반응 생성물의 양을 표현하는 편리한 방법으로 널리 사용됩니다.예를 들어, 화학식 2 H + O → 2 HO는 반응하는 2 mol 분자 수소(H)와 1 mol 분자 산소(O) 각각에 대해 2 mol의 물(HO)이 형성된다는 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있습니다.용액의 농도는 일반적으로 용액의 단위 부피당 용해 물질의 양으로 정의되는 몰 농도로 표시되며, 일반적으로 사용되는 단위는 리터당 몰(mol/L)입니다.

컨셉트

아보가드로 상수와의 관계

1몰 표본의 개체 수(기호 N)는 무차원 [1]수량인 아보가드로 수(기호0 N)와 같습니다.역사적으로0, N은 일반 물질 1g에 포함된 핵자(양성자 또는 중성자)의 수를 근사합니다.아보가드로 상수(평균 N = N/mol)는 아보가드로수와 단위 역수 몰(mol)로 주어진 수치 승수를 갖습니다.비율 n = N/N은 물질의 양(단위 몰 포함)을 측정한 것입니다.

도면요소의 성질

참고 항목:_물질의 양 _ 입자의 성질 _

기본 실체는 물질의 성질에 따라 원자, 분자, 이온, 이온쌍 또는 양성자와 같은 아원자 입자일 수 있습니다.예를 들어, 물 10 몰(화학 화합물)과 수은 10 몰(화학 원소)은 같은 양의 물질을 포함하고 있고, 두 물질의 부피와 질량이 다르더라도 수은은 각각의 물 분자에 대해 정확히 하나의 원자를 포함하고 있습니다.

점은 주어진 개체 [5]수에 해당합니다.일반적으로 계수된 개체는 화학적으로 동일하고 개별적으로 구별됩니다.예를 들어, 용액은 서로 독립적이거나 독립적인 특정 개수의 용해된 분자를 포함할 수 있습니다.그러나 고체에서 구성 요소들은 격자 배열로 고정되고 묶여 있지만 화학적 정체성을 잃지 않고 분리할 수 있습니다.따라서 고체는 그러한 실체들의 일정한 수의 몰수로 구성됩니다.다이아몬드와 같이 결정 전체가 본질적으로 단일 분자인 다른 경우에는 분자의 수가 아니라 결합된 원자의 수를 표현하기 위해 몰이 여전히 사용됩니다.따라서 일반적인 화학적 규약은 물질의 구성 실체의 정의에 적용되며, 그 외의 경우에는 정확한 정의가 지정될 수 있습니다.물질의 질량은 상대적인 원자(또는 분자) 질량에 거의 정확히 1 g/mol인 몰 질량 상수를 곱한 것과 같습니다.

역사

아보가드로 상수에 영감을 준 아보가드로

두더지의 역사는 분자 질량 단위의 역사와 아보가드로 상수와 관련이 있습니다.

1805년 존 돌턴(1766–1844)이 수소의 상대적인 원자량을 1로 정의한 시스템에 기초하여 표준 원자량의 첫 번째 표를 발표했습니다.이러한 상대적인 원자 질량은 화학 반응과 화합물의 화학양론적 비율에 근거를 두었고, 이는 이들의 수용을 크게 도왔습니다.화학자가 표를 실용적으로 사용하기 위해 원자 이론(당시 증명되지 않은 가설)에 동의할 필요는 없었습니다.이것은 19세기의 대부분에 걸쳐 지속될 원자 질량(원자 이론 지지자에 의해 촉진됨)과 동등한 무게(반대자에 의해 촉진되고 때때로 상대적 원자 질량과 정수 인자로 다른) 사이에서 약간의 혼란을 초래할 것입니다.

Jöns Jacob Berzelius (1779–1848)는 지속적으로 증가하는 정확도에 대한 상대적인 원자 질량을 측정하는 데 중요한 역할을 했습니다.그는 또한 산소를 다른 질량이 언급되는 기준으로 사용한 최초의 화학자이기도 했습니다.산소는 수소와 달리 대부분의 다른 원소, 특히 금속과 화합물을 형성하기 때문에 유용한 표준입니다.하지만, 그는 산소의 원자 질량을 100으로 고정하기로 선택했고, 그것은 인기를 끌지 못했습니다.

샤를 프레데릭 게르하르트 (1816–56), 앙리 빅토르 레노 (1810–78), 스타니슬라오 카니자로 (1826–1910)는 베르젤리우스의 연구를 확장하여 화합물의 알려지지 않은 화학양론의 많은 문제들을 해결했고, 원자 질량의 사용은 칼스루에 의회 (1860) 때까지 큰 합의를 이끌어냈습니다.비록 그 당시 측정의 정밀도 수준(약 1%의 상대적 불확실성)에서 이것은 나중의 산소 기준 = 16과 수치적으로 동등했지만, 협약은 수소의 원자 질량을 1로 정의하는 것으로 되돌아갔습니다.그러나 산소를 주요 원자 질량 표준으로 갖는 화학적 편리성은 분석 화학의 발전과 더 정확한 원자 질량 결정의 필요성으로 인해 더욱 분명해졌습니다.

몰이라는 이름은 1894년 화학자 빌헬름 오스트발트에 의해 독일어 몰([6][7][8]Molekül)이라는 단어에서 유래된 독일어 단위 몰을 1897년 번역한 것입니다.이와 관련된 등가 질량 개념은 적어도 한 세기 [9]전부터 사용되고 있었습니다.

표준화

질량 분석법의 발전은 자연 [10]산소 대신 산소-16을 표준 물질로 채택하게 만들었습니다.

1960년대에 산소-16 정의는 탄소-12에 기반한 정의로 대체되었습니다.몰은 국제도량형국에 의해 "탄소-12의 0.012 킬로그램에 원자가 있는 만큼의 기본 실체를 포함하는 계의 물질의 양"으로 정의되었습니다.따라서, 그 정의에 따라 순수한 C의 1 몰의 질량은 정확히 12 [11][5]g이었습니다.네 가지 다른 정의는 1% 이내와 같습니다.

축척기준 축척기준
C = 12에 대하여		 상대편차
C = 12 스케일에서
수소의 원자질량 = 1 1.00794(7) −0.788%
산소 원자질량 = 16 15.9994(3) +0.00375%
상대 원자량 O = 16 15.9949146221(15) +0.0318%

일반적으로 원자 질량을 측정하기 위해 사용되는 단위인 달톤은 정확히 탄소-12 원자의 질량의 1/12이기 때문에, 이 몰의 정의는 화합물 또는 원소의 1 몰의 질량이 그램 단위로 한 분자 또는 물질의 원자의 평균 질량과 수치적으로 동일하다는 것을 수반했습니다.그리고 1그램에 있는 달튼의 수는 점에 있는 기본 개체의 수와 같습니다.핵자의 질량(즉, 양성자 또는 중성자)이 약 1달톤이고 원자핵의 핵자가 그 질량의 압도적인 대부분을 차지하기 때문에, 이 정의는 또한 물질의 1몰의 질량이 그 물질의 한 원자 또는 분자에 있는 핵자의 수와 거의 동일하다는 것을 수반했습니다.

그램의 정의가 수학적으로 달튼의 정의와 관련이 없었기 때문에, 몰당A 분자 수 N(아보가드로 상수)는 실험적으로 결정되어야 했습니다.CODATA가 2010년에 채택한 실험치는 N = 6.02214129(27)×10 mol입니다.2011년에는 측정값이 6.02214078(18)×[13]10몰로23−1 세분화되었습니다.

두더지는 1971년 14번째 [14]CGPM에 의해 7번째 SI 베이스 단위로 만들어졌습니다.

2019 SI 기초 단위 재정의

2019년 SI 기초 단위를 재정의하기 전에 몰은 탄소-12(탄소의 [15]가장 일반적인 동위 원소) 12g에 원자 수만큼의 기본 개체를 포함하는 시스템의 물질의 양으로 정의되었습니다.그램-분자라는 용어는 이전에는 분자 1 몰을 의미하고,[11] 원자 1 몰을 의미하는 그램-원자를 의미하는 용어로 사용되었습니다.예를 들어, MgBr2 1 몰은 MgBr 1 그램 분자이지만2 MgBr 3 그램 [16][17]원자입니다2.

2011년 제24차 General Conference on Weights and Measures(CGPM) 회의에서는 SI 기준 단위 정의의 미정의 개정 가능성에 대한 계획에 합의했습니다.

2018년 11월 16일, 프랑스 베르사유 CGPM에서 60개국 이상의 과학자들이 모인 후, 모든 SI 기초 단위는 물리 상수로 정의되었습니다.이는 몰을 포함한 각 SI 단위가 물리적 객체의 용어로 정의되는 것이 아니라 특성상 [3]정확한 물리 상수로 정의된다는 것을 의미했습니다.

이와 같은 변경은 2019년 5월 20일에 공식적으로 발효되었습니다.그러한 변화 이후, 물질의 "1몰"은 해당 물질의 [18][19]"정확히 6.02214076×10개의23 기본 실체"를 포함하는 것으로 재정의되었습니다.

비평

1971년 국제 단위 체계에 채택된 이후, 미터나 초와 같은 단위로서 점의 개념에 대한 수많은 비판이 제기되었습니다.

  • 주어진 양의 물질 내 분자의 수 등은 별개의 기본 [5][20]단위를 필요로 하지 않고 단순히 숫자로 표현할 수 있는 고정된 무차원 수량입니다.
  • SI 열역학적 몰은 분석 화학과 무관하며 선진[21] 경제에 피할 수 있는 비용을 초래할 수 있습니다.
  • 몰은 실제 측정(즉, 측정) 단위가 아니라 모수 단위이며, 물질의 양은 모수 기준량입니다[22].
  • SI는 개체의 수를 차원 1의 양으로 정의하고, 따라서 개체와 연속적인[23] 양의 단위 사이의 존재론적인 구분을 무시합니다.

화학에서는 프루스트의 정비례 법칙(1794) 이래로 화학계의 각 성분의 질량에 대한 지식이 계를 정의하는 데 충분하지 않다는 것이 알려져 왔습니다.물질의 양은 질량을 프루스트의 "확정 비율"로 나눈 것으로 설명될 수 있으며, 질량 측정에서만 누락된 정보를 포함합니다.돌턴의 분압 법칙(1803)에서 알 수 있듯이, 질량 측정은 물질의 양을 측정하는 데 필요하지도 않습니다(실제로는 일반적이지만).물질의 양과 다른 물리적 양 사이에는 많은 물리적 관계가 있으며, 가장 주목할 만한 것은 이상적인 기체 법칙(1857년에 그 관계가 처음으로 입증된 곳)입니다.'두더지'라는 용어는 이러한 집단적 [24]특성을 설명하는 교과서에서 처음 사용되었습니다.

유사단위

화학자와 마찬가지로 화학 엔지니어는 단위 몰을 광범위하게 사용하지만 산업용으로는 다른 단위 배수가 더 적합할 수 있습니다.예를 들어 부피에 대한 SI 단위는 세제곱미터로 화학 실험실에서 일반적으로 사용되는 리터보다 훨씬 큰 단위입니다.물질의 양을 공업-공업 공정에서도 kmol(1000 mol)로 표기할 경우, 몰농도 수치는 = L = L{\ {\}} = {\ = }} { {\{mol}} { {\{mol} {\text{mol}} {\text{mol}}L 화학공학자들은 실험실 [25]데이터를 처리할 때 C 12kg에 들어 있는 개체의 수로 정의되는 킬로그램 몰(표기 kg-mol)을 사용한 적이 있으며, 종종 그램 몰(표기 g-mol)로 언급되고, 그램 몰(표기 g-mol)은 C 12g에 들어 있는 개체의 수로 됩니다.

20세기 후반의 화학 공학 관행은 킬로그램 몰과 수치적으로 동일한 킬로몰(Kmol)을 사용하게 되었습니다. 2019년 SI 단위를 재정의할 때까지 아보가드로 상수의 값을 고정하여 몰을 그램 몰과 거의 동일하지만 더 이상 정확하게 동일하지 않은).기호는 미터 단위의 표준 배수에 대한 SI 규약을 채택합니다. 따라서 kmol은 1000 mol을 의미합니다.이는 g 대신 kg을 사용하는 것과 맞먹습니다.Kmol의 사용은 "규모 편의성"을 위한 것일 뿐만 아니라 화학 공학 시스템을 모델링하는 데 사용되는 방정식을 일관성 있게 만듭니다.예를 들어, kg/s의 유량을 kmol/s로 변환하려면 mol/s의 기본 SI 단위를 사용하지 않는 한 1000을 곱하지 않고 g/mol(kg = mol = mol{\}}={\}}}={\{\의 몰 질량으로 나누기만 하면 됩니다.d, 그렇지 않으면 몰 질량을 kg/mol로 변환해야 합니다.

제국(또는 미국의 관습 단위)에서의 변환을 피하기 위한 편의를 위해, 일부 엔지니어들은 C의 12 lb에 있는 엔티티의 수로 정의되는 파운드 몰(표기 lb-mol 또는 lbmol)을 채택했습니다.1lb-mol은 453.59237 g-mol과 [25]같으며, 이는 국제 공기 듀포아 파운드의 그램 수와 같은 수치입니다.

식물의 온실 및 성장실 조명은 때때로 초당 제곱미터당 마이크로몰(micro mole)로 표현되며, 여기서 1몰 광자는 ≥ 6.02×1023 [26]광자입니다.더 이상 쓸모없는 단위 아인슈타인은 광자 1몰의 에너지로 다양하게 정의되고 또한 단순히 광자 1몰의 에너지로 정의됩니다.

파생 단위 및 SI 배수

몰에서 파생된 특별한 이름을 가진 SI 유도 단위는 촉매 활성의 초당 1몰로 정의되는 카탈뿐입니다.다른 SI 단위와 마찬가지로 몰도 10의 거듭제곱을 곱하는 메트릭 접두사를 추가하여 수정할 수 있습니다.

SI 몰 배수(mol)
하위 배수 배수
가치 SI 기호 이름. 가치 SI 기호 이름.
10몰−1 dmol 데시몰 10몰1 다몰 데카몰
10몰−2 cmol 센티몰 10몰2 흐몰 헥토몰
10몰−3 mmol 밀리몰 10몰3 케이몰 킬로 몰
10몰−6 µmol 마이크로몰 10몰6 므몰 메가몰
10몰−9 nmol 나노 몰 10몰9 지몰 기가몰
10몰−12 pmol 피코몰 10몰12 티몰 테라몰
10몰−15 fmol 펨토몰 10몰15 피몰 페타몰
10몰−18 몰 아토몰 10몰18 에몰 시험대에 오르다
10몰−21 zmol 젭토몰 10몰21 즈몰 제타몰
10몰−24 이몰 육토몰 10몰24 이몰 요타몰
10몰−27 rmol 론토몰 10몰27 르몰 로나몰
10몰−30 qmol quectomole 10몰30 Qmol 케타몰

하나의 펨토몰은 정확히 602,214,076 분자입니다; 원자와 더 작은 양은 정확히 실현될 수 없습니다.개별 분자의 약 0.6에 해당하는 요토몰은 공식적으로 요토 접두사가 [27]시행된 해에 과학 저널에 등장했습니다.

몰의 날

10월 23일은 미국에서 10월 23일로 몰의 [28]날로 인식되고 있습니다.화학자들 사이에서 부대를 기리는 비공식적인 휴일입니다.날짜는 아보가드로 번호에서 따온 것으로 약 6.022×10입니다23.오전 6시 2분에 시작해서 오후 6시 2분에 끝납니다.또는,[29][30][31] 일부 화학자들은 상수의 06/026.02 또는 6.022 6/22부분을 참조하여 6월 06.022일(6월 22일) 또는 2월 6일(2월 6일)을 기념합니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b c Le Système international d’unités [The International System of Units] (PDF) (in French and English) (9th ed.), International Bureau of Weights and Measures, 2019, ISBN 978-92-822-2272-0
  2. ^ a b IUPAC Gold Book. IUPAC – mole (M03980). International Union of Pure and Applied Chemistry. doi:10.1351/goldbook.M03980. S2CID 241546445.
  3. ^ a b "On the revision of the International System of Units – International Union of Pure and Applied Chemistry". International Union of Pure and Applied Chemistry. 16 November 2018. Retrieved 1 March 2021.
  4. ^ BIPM (20 May 2019). "Mise en pratique for the definition of the mole in the SI". BIPM.org. Retrieved 18 February 2022.
  5. ^ a b c de Bièvre, Paul; Peiser, H. Steffen (1992). "'Atomic Weight' — The Name, Its History, Definition, and Units" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 64 (10): 1535–43. doi:10.1351/pac199264101535.
  6. ^ Helm, Georg (1897). The Principles of Mathematical Chemistry: The Energetics of Chemical Phenomena. transl. by Livingston, J.; Morgan, R. New York: Wiley. p. 6.
  7. ^ 어떤 자료들은 영어로 처음 사용된 날짜를 1902년으로 표기합니다.메리엄-웹스터는 Wayback Machine에서 Archive 2011-11-02를 Molekulärgewitcht(분자량)의 어원으로 제안합니다.
  8. ^ Ostwald, Wilhelm (1893). Hand- und Hilfsbuch zur Ausführung Physiko-Chemischer Messungen [Handbook and Auxiliary Book for Conducting Physico-Chemical Measurements]. Leipzig, Germany: Wilhelm Engelmann. p. 119. 페이지 119부터 "Gewitchen Grammen에서 Nennen wir alggemein das Gewitchen, welces dem Moleculargewitchteines gewitchenes gegebenen Stoffes numerish gleichist, ein Mol. 그래서..." (만약 우리가 일반적으로 주어진 물질의 분자량과 수치적으로 동일한 그램 단위의 무게를 부른다면, ...)
  9. ^ 두더지, n.,8 옥스포드 영어 사전, 초안 개정 2008년 12월
  10. ^ Busch, Kenneth (May 2, 2003). "Units in Mass Spectrometry" (PDF). Current Trends in Mass Spectrometry. 18 (5S): S32-S34 [S33]. Retrieved 29 April 2023.
  11. ^ a b International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), pp. 114–15, ISBN 92-822-2213-6, archived (PDF) from the original on 2021-06-04, retrieved 2021-12-16
  12. ^ physics.nist.gov/ Wayback Machine의 2015-06-29 아카이브 기본 물리적 상수:아보가드로 상수
  13. ^ Andreas, Birk; et al. (2011). "Determination of the Avogadro Constant by Counting the Atoms in a 28Si Crystal". Physical Review Letters. 106 (3): 30801. arXiv:1010.2317. Bibcode:2011PhRvL.106c0801A. doi:10.1103/PhysRevLett.106.030801. PMID 21405263. S2CID 18291648.
  14. ^ "BIPM – Resolution 3 of the 14th CGPM". www.bipm.org. Archived from the original on 9 October 2017. Retrieved 1 May 2018.
  15. ^ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), ISBN 92-822-2213-6, archived (PDF) from the original on 2021-06-04, retrieved 2021-12-16
  16. ^ Wang, Yuxing; Bouquet, Frédéric; Sheikin, Ilya; Toulemonde, Pierre; Revaz, Bernard; Eisterer, Michael; Weber, Harald W.; Hinderer, Joerg; Junod, Alain; et al. (2003). "Specific heat of MgB2 after irradiation". Journal of Physics: Condensed Matter. 15 (6): 883–893. arXiv:cond-mat/0208169. Bibcode:2003JPCM...15..883W. doi:10.1088/0953-8984/15/6/315. S2CID 16981008.
  17. ^ Lortz, R.; Wang, Y.; Abe, S.; Meingast, C.; Paderno, Yu.; Filippov, V.; Junod, A.; et al. (2005). "Specific heat, magnetic susceptibility, resistivity and thermal expansion of the superconductor ZrB12". Phys. Rev. B. 72 (2): 024547. arXiv:cond-mat/0502193. Bibcode:2005PhRvB..72b4547L. doi:10.1103/PhysRevB.72.024547. S2CID 38571250.
  18. ^ 2018년 4월 7일 회수된 웨이백 머신에서 보관된 제106차 회의 CIPM 보고서 2018-01-27
  19. ^ "Redefining the Mole". NIST. 2018-10-23. Retrieved 24 October 2018.
  20. ^ Barański, Andrzej (2012). "The Atomic Mass Unit, the Avogadro Constant, and the Mole: A Way to Understanding". Journal of Chemical Education. 89 (1): 97–102. Bibcode:2012JChEd..89...97B. doi:10.1021/ed2001957.
  21. ^ Price, Gary (2010). "Failures of the global measurement system. Part 1: the case of chemistry". Accreditation and Quality Assurance. 15 (7): 421–427. doi:10.1007/s00769-010-0655-z. S2CID 95388009.
  22. ^ Johansson, Ingvar (2010). "Metrological thinking needs the notions of parametric quantities, units, and dimensions". Metrologia. 47 (3): 219–230. Bibcode:2010Metro..47..219J. doi:10.1088/0026-1394/47/3/012. S2CID 122242959.
  23. ^ Cooper, G.; Humphry, S. (2010). "The ontological distinction between units and entities". Synthese. 187 (2): 393–401. doi:10.1007/s11229-010-9832-1. S2CID 46532636.
  24. ^ The scientific foundations of analytical chemistry: Treated in an elementary manner. Macmillan and co., limited. 1900. OL 7204743M.
  25. ^ a b Himmelblau, David (1996). Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering (6 ed.). pp. 17–20. ISBN 978-0-13-305798-0.
  26. ^ "Lighting Radiation Conversion". Archived from the original on March 11, 2016. Retrieved March 10, 2016.
  27. ^ Chen, Da Yong; et al. (1991). "Low-cost, high-sensitivity laser-induced fluorescence detection for DNA sequencing by capillary gel electrophoresis". Journal of Chromatography. 559 (1–2): 237–246. doi:10.1016/0021-9673(91)80074-Q. PMID 1761625.
  28. ^ 몰의 날 재단의 역사Wayback Machine에서 2010-10-23을 보관했습니다.
  29. ^ 해피 몰 데이!Wayback Machine, Mary Bigelow에서 2014-07-29 보관.SciLinks 블로그, 전미 과학 교사 협회2013년 10월 17일.
  30. ^ 두더지의 날은 무엇일까요? – 날짜와 기념 방법.Anne Marie Helmenstine, Wikiwix에서 2014-07-30 보관.About.com .
  31. ^ The Perse School (Feb 7, 2013), The Perse School celebrates moles of the chemical variety, Cambridge Network, archived from the original on 2015-02-11, retrieved Feb 11, 2015, As 6.02 corresponds to 6th February, the School has adopted the date as their 'Mole Day'.

외부 링크