부피 플라스크에 위에서 한 방울이 떨어지고, 목 부분의 용액은 천천히 분홍 표선까지 올라갔다가 다시 내려온다. 마치 표선까지 채우는 듯하고, 둥근 몸통에서는 섞임 거품이 돈다. 오른쪽에서는 원심분리기의 로터가 시험관 네 개와 함께 돌고, 아래에서는 표시가 눈금을 따라 리터당 1몰까지 나아간다.
단위 시트
SI 밖 · 분석화학 1/1면 · 개정 2026-09리터당 몰
SI 밖의 단위 · 양: 물질량 농도 c · 1 M = 1000 mol/m³
뜨거울 때 표선까지 채운 용액은 식으면 기록보다 진해진다
검사원이 가성소다 40그램을 녹이면 플라스크가 손안에서 뚜렷이 따뜻해진다. 알칼리가 내는 열은 플라스크에 이미 든 물의 양에 따라 용액을 10~20도나 데운다. 서둘러 바로 표선까지 채우면 용액은 아직 뜨겁고 팽창해 있다가, 식으면서 표선 아래로 줄어든다. 그래서 기록에는 「정확히 리터당 1몰」이라고 적히지만 플라스크에는 조금 더 들어 있다.
리터당 몰이 편리한 것은 그램이 아니라 입자를 세기 때문이다. 어떤 물질이든 리터당 1몰 용액 1리터에는 같은 수의 분자, 6022해 개가 들어 있다. 그래서 반응을 간단한 부피비로 계산할 수 있다. 바로 이 성질이 몰 농도를 적정과 혈액 검사, 모든 실험 레시피의 작업 단위로 만들었다.
하지만 리터는 부피이고, 액체의 부피는 온도에 따라 달라진다. 그래서 모든 부피 플라스크에는 「20 °C」가 새겨져 있다. 이 온도에서만 표선이 적힌 그대로를 뜻한다. 몰 농도는 플라스크가 놓인 방에 따라 바뀌는 양으로 드러나고, 정밀한 작업에서는 분모에 킬로그램이 있는 몰랄 농도로 바뀐다.
점 없는 정자체 라틴 대문자 M을 수와 한 칸 띄워 쓴다: 0.1 M. 엄밀한 표기는 리터당 몰, mol/L 또는 mol/dm³이고, SI에서는 세제곱미터당 몰이다. 물질은 늘 함께 적는다: c(NaCl) = 0.154 mol/L. 물질 없는 농도는 아무 뜻이 없기 때문이다.
몰 농도 M은 용액 1리터당 몰 수를, 몰랄 농도 b는 용매 1킬로그램당 몰 수를 센다. 앞의 것은 용액이 팽창하므로 온도에 따라 달라지고, 뒤의 것은 그렇지 않다. 묽은 수용액에서는 거의 같지만, 진한 산에서는 수십 퍼센트나 벌어진다. 하나 더: 황산의 노르말 농도 N은 몰 농도의 두 배다.
01 · 정의
칭량 · 플라스크 · 표선 · 온도물질량 농도는 녹은 물질의 물질량을 용액의 부피로 나눈 것이다. 리터당 1몰이란 완성된 용액 1리터마다 그 물질의 입자가 1몰, 곧 약 6.022·10²³개 들어 있다는 뜻이다.
이런 용액은 저울과 부피 플라스크로 만든다. 몰 질량에 필요한 몰 수를 곱한 만큼 시료를 달아 플라스크에 옮기고, 녹인 다음 목의 표선까지 물을 채운다. 중요한 것은 분모가 물이 아니라 용액의 부피라는 점이다. 물 1리터에 시료를 더하면 1리터를 넘으므로, 물은 미리 재지 않고 표선까지 채운다.
플라스크는 20도에서 교정되어 있다. 다른 온도에서 표선까지 채우면 20도에서의 부피가 달라진다. 따뜻한 용액은 식으면서 줄어들어 농도가 기록보다 높아지고, 차가운 용액은 데워지면서 팽창해 묽어진다. 수용액의 보정은 10도당 0.몇 퍼센트로, 적정에는 이미 큰 값이다.
희석은 몰 수를 지킨다. 피펫이 가져간 만큼의 물질이 새 플라스크에 들어간다. 그래서 농도와 부피의 곱은 희석 전후에 같고, 검량용 용액 시리즈는 원액 하나에서 간단한 산수로 만들어진다.
왼쪽은 저울 위의 시료, 가운데는 부피 플라스크, 오른쪽은 피펫이 희석을 위해 용액 일부를 옮기는 두 번째 플라스크다. 용액의 색은 흡수 법칙에 따라 농도와 함께 짙어지고, 목의 호박색 점선은 용액이 20도가 되었을 때 메니스커스가 놓일 자리를 보여 준다. 물이 녹일 수 있는 것보다 물질이 많으면 바닥에 노란 결정이 나타난다.
완성된 용액을 두고 방의 온도만 바꿔 보자. 파란 선은 몰 농도로, 용액이 팽창하면 내려간다. 분홍 점선은 몰랄 농도로, 온도에 전혀 좌우되지 않는다. 호박색 점은 당신의 온도, 세로선은 교정의 20도다.
02 · 환산
단위 · 희석 · 원심분리기그램에서 몰로, 몰에서 시험관으로
첫째 탭은 선택한 물질의 농도를 밀리몰, 리터당 그램, 밀리리터당 입자 수로 환산한다. 둘째 탭은 희석 시리즈에 필요한 원액의 양을 계산하고, 셋째 탭은 이 용액을 담은 시험관이 원심분리기에서 받는 가속도를 보여 준다.
외우는 법: 리터당 그램은 몰 농도×몰 질량이고, 원심분리기의 가속도는 회전수의 제곱으로 커진다 — 회전수를 두 배로 하면 힘은 네 배다.
결정 수화물의 몰 질량에는 물이 포함된다. 황산구리 오수화물은 1몰당 약 250그램이고, 무수 황산구리는 160그램뿐이다. 화학식을 잘못 고르면 검사원은 농도를 1.5배나 틀린다.
| 양 | 값 | 비고 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
마시는 물에 허용되는 납의 흔적과 물 자체는 9자릿수나 떨어져 있지만, 모두 같은 하나의 단위로 쓰인다. 눈금의 꼭대기가 흥미롭다. 순수한 물 1리터는 물 55.5몰이고, 리터당 18몰의 진한 황산은 거의 순물질이다. 물은 리터당 약 2몰뿐으로, 산의 9분의 1에 지나지 않는다.
04 · 측정 기기
부피 플라스크 · 뷰렛 · 원심분리기 · 분광광도계유리, 방울, 로터, 빛살
가는 목 덕분에 높이 1밀리미터가 부피의 아주 작은 부분에만 해당한다. 250밀리리터 플라스크의 A급 허용차는 0.15밀리리터다. 메니스커스의 아래 끝을 엄격히 수평으로 보면서 표선에 맞춘다.
뷰렛에서 몰 농도를 아는 용액을 지시약의 색이 변할 때까지 한 방울씩 넣는다. 쓴 부피에 그 몰 농도를 곱하면 시료 속 몰 수가 나온다 — 이렇게 한 용액의 몰 농도가 다른 용액을 잰다.
침전은 원심력으로 용액에서 분리되고, 절차서는 그것을 회전수가 아니라 g로 나타낸 가속도로 적는다. 로터의 반지름에도 달려 있기 때문이다. 여기서 몰 농도가 분당 회전수와 만난다. 같은 현탁액이라도 원심분리기가 다르면 필요한 회전수도 다르다.
용액의 흡광도는 너무 진하지 않은 한 몰 농도에 비례한다. 그래서 희석 시리즈로 교정한 장치는 농도를 빛에서 바로 읽는다. 블록 01의 플라스크에서 색이 짙어지는 것과 같은 법칙이다.
05 · 표기 규칙
물질은 괄호 안에 · 라틴 문자 M · 정밀 작업에는 온도무엇의 농도인지 — 늘 적는다
몰 농도는 괄호 안 물질의 화학식과 함께 정자체 라틴 문자 M이나 리터당 몰 단위로 쓰고, 정밀 작업에서는 용액을 표선까지 채운 온도도 덧붙인다.
첫째 오류는 물질을 적지 않아서, 그 수를 그램으로도 노르말 농도로도 바꿀 수 없다. 둘째는 검색 엔진과 데이터베이스가 알아보지 못하는 키릴 문자 М을 쓴다. 셋째는 「리터당」을 두 번 말한다. 넷째는 황산이 양성자 두 개를 내놓아 노르말 농도가 몰 농도의 두 배라는 것을 잊는다. 다섯째는 대문자를 소문자로 바꿔 몰 농도를 몰랄 농도로 만들고, 여섯째는 분모에 용액 1리터 대신 용매 1리터를 놓는다.
06 · 이웃 단위
mol/kg · N · mol/m³몰 농도는 세 이웃 사이에 산다. 온도를 두려워하지 않는 몰랄 농도, 분자가 아니라 반응하는 입자를 세는 노르말 농도, 그리고 같은 양이 수치로 1000배가 되는 SI 단위다.
용매 1킬로그램당 물질량. 칭량은 온도에 좌우되지 않으므로, 열화학과 어는점 내림법은 바로 이것을 쓴다.
리터당 당량의 몰 수. IUPAC은 오래전부터 권하지 않지만, 옛날식 표준 용액 병에는 아직 살아 있고 몰 농도와 헷갈리기 쉽다.
원심분리기는 회전을 가속도로 바꾸고, 침강 절차서는 그것을 g로 적는다. 분당 회전수의 여권에는 로터의 회전수를 확인하는 스트로보스코프도 산다.
07 · 역사 부문
아카이브 · 몰은 어떻게 수가 되었나아보가드로의 가설에서 정확한 수로
{text}
「리터당 1몰」이라는 표기에는 전혀 다른 두 가지가 함께 있다. 몰은 2019년부터 정확한 입자 수로 정의되어 흠잡을 데가 없지만, 플라스크의 1리터는 유리와 표선, 그리고 잴 때의 온도에 기대고 있다. 몰 농도의 불확도는 모두 분모에 산다. 시료의 순도에, 플라스크의 등급에, 그리고 용액이 식을 때까지 기다렸는지에.
그래서 분석 장치를 검사하는 표준 용액은 부피가 아니라 질량으로 만들고, 인증서는 농도를 킬로그램당 몰로 적는다. 몰 농도는 일상 분석의 작업 단위로 남는다. 플라스크와 온도계가 같은 20도를 가리키는 한, 편리하고 알기 쉽고 정직한 단위다.