기체의 질량은 아보가드로수를 곱하는건가요?
아보가드로수는 6.02×10^23로 알고 있는데요. 어떤 분자량의 질량을 구하려하면 아보가드로수를 곱하면 되는건가요?
아보가드로 수는 분자나 원자 등의 단위 물질들의 수를 셀 때 사용하는 단위인 몰(mole)의 개념에 대한 상수입니다. 한 몰의 물질에는 약 6.02 x 10^23개의 입자가 포함되어 있다는 것을 나타내는 상수입니다.
따라서, 기체의 질량은 아보가드로 수를 곱하는 것이 아닙니다. 대신 기체의 질량은 해당 기체 분자들의 질량 합으로 결정됩니다. 이 때, 분자들의 질량은 원자량으로 표시됩니다.
분자들의 질량 합을 구하는 경우, 분자들의 원자량을 알고 있어야 합니다. 이러한 원자량 정보를 이용하여 분자량을 구하고, 이 분자량과 기체의 양(mol)을 곱하면 기체의 질량을 구할 수 있습니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
공기를 구성하고 있는 기체 분자들도 무게가 있습니다. 가벼워서 느끼지 못할 뿐 무게는 분명히 있지요.
(1) 공기통 안에 있는 공기의 양을 구해보자!
일반 공기통은 12리터의 내부용량을 가지고 있습니다.
일반적으로는 200bar로 충전을 합니다.
P x V = Constant (일정) 이라는 보일의 법칙에 따라,
12 리터 x 200 bar = 2400 리터 x 1bar
1기압 상태의 2400리터의 공기가 공기통 안에 들어가 있군요!
(2) mole이라는 개념을 알아야 한다.
기체분자는 개수가 무지 많다. 그래서 1mole이라는 개념으로 개수를 셉니다. 연필은 다스, 담배는 갑, 기체는 mole이라는 단위를 쓴다는 겁니다.
1 mole은 대력 6.022 x 100000000000000000000000개입니다. 헐... 많다...
10의 23제곱!!
참고 : 아보가드르수(http://me2.do/xpxbkoC8)
질소분자는 14g/mole이고, 산소분자는 16g/mole이다. 아보가드로수 만큼 모이면 몇 그램 정도가 되는 것입니다.
공기는 대략 21%의 산소, 79%의 질소로 이루어져 있습니다. 따라서, 공기 1mole의 무게를 계산해 보면,
16g x 0.21 + 14g x 0.79 = 14.42g
입니다.
(3) 공기 2400리터는 몇 mole인지 알아보자.
0도 온도에서 1 mole의 기체는 22.4리터의 부피를 가집니다.
그럼 2400리터 × 1mole/22.4리터 = 107.143 moles
대충 107.143mole입니다.
(4) 공기통 안의 공기량 = 107.143mole
공기 1mole당 질량 = 14.42g
107.143mole x 14.42g/mole = 1545g = 1.545kg
그러니까 200바 꽉찬 표준 공기탱크랑 텅텅 빈 공기탱크는 1.545kg 정도의 무게 차이가 납니다.
물론, 공기통 안의 공기 온도가 0도가 아니며, 텅텅빈 공기통안은 0bar가 아닌 1 bar의 공기가 들어 있으며, 공기통 내부가 정확히 12리터가 아닌 경우도 있으므로 결과값에 오차가 있기는 합니다. 하지만, 의미있는 수치가 아니니 무시해도 됩니다.
중요한 것은 일반적인 공기통에 1.5kg정도의 공기가 들어있다라는 사실입니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.기체의 질량은 분자량과 아보가드로 수를 이용하여 계산됩니다. 아보가드로 수는 1 몰의 물질의 분자수를 의미하며, 대략 6.022 x 10²³ 입니다.
따라서, 기체의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
질량 = 분자량 x 아보가드로 수
예를 들어, 탄소(C)의 분자량이 약 12 g/mol 이므로, 1 몰의 탄소 원자의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
질량 = 12 g/mol x 6.022 x 10²³ = 약 7.24 x 10²³ g
따라서, 아보가드로 수를 이용하면 분자량으로부터 1 몰의 물질의 질량을 계산할 수 있습니다.
안녕하세요? 거대한 발발이님,
아보가드로수를 통해 기체의 질량을 구하는 방법에 대해서 질문주셨는데요.
말씀하신 아보가드로수는 1mol을 나타내는 원자의 수 입니다. 그렇기에 질문자님이 그 원자의 개수를 알고 계시다면, 아보가드로수를 나눠 그 물질의 mol수를 알수 있습니다. mol수를 알수 있다면 게임오버입니다. 바로 해당 물질의 분자량을 통해 질량으로 환산이 가능하기 때문입니다. (분자량의 정의는 g/mol 입니다.)
특히 기체의 경우에는 이상기체 방정식 PV = nRT 로도 기체의 환경조건을 통하여 힌트를 많이 얻을 수 있으니 이 점 참고해주시기 바랍니다.
질문자님의 궁금증 해결에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠네요.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
만일 이상기체의 표준상태라면 1몰에 22.4L의 부피 그리고 말씀하신 아보가르도의 수에 따른 입자의 수이기 때문에 말씀하신 부분이 어느정도 맞아집니다.
하지만 질량은 다시 보실 필요가 있습니다. 질량은 몰수에 분자량을 곱하면 나오게 됩니다.
