몰 농도
1. 소개
Molarity
화학에서 흔히 쓰이는 농도의 개념 중 하나이며, 용액의 '''단위 부피에 포함된 용질의 물질량'''을 나타낸다. 즉 용질의 물질량을 $$n$$, 용액의 부피를 $$V$$라고 하면 몰농도 $$c$$는
로 주어진다.
물질량이라는 개념이 탄생한 배경과 비슷하게, 화학 반응에서 중요한 것은 질량보다 반응 전후 물질의 입자수 또는 그 비율이므로 이를 파악하기 위해 탄생한 개념이다.
단위로는 정의에 따라 $$\rm mol/L = mol/dm^3$$[1] 또는 이들과 등가 단위인 $$\rm M$$을 쓰며[2], $$\rm M$$은 본 물리량의 이름을 따 '몰라(molar)'라고 읽는다. 즉 어떤 용액의 농도가 $$\rm1\,mol/L = 1\,M$$라는 것은 용액 $$\rm1\,L = 1000\,mL$$에 용질 $$\rm1\,mol$$이 포함되어있다는 뜻이다. $$\rm M$$을 단위로 쓰는 경우 $$\rm mM = 10^{-3}\,M$$, $$\rm \textμM = 10^{-6}\,M$$, $$\rm nM = 10^{-9}\,M$$도 접할 수 있다. 참고로 SI 기본 단위만으로 표현한 $$\rm mol/m^3$$가 $$\rm mM$$과 등가[3]이다
7차 교육과정(또는 2009 개정 교육과정)에서는 고등학교 화학Ⅱ에서 처음 등장한다. 그러나 화학Ⅰ에서도 대학수학능력시험 한정 암묵적으로 '단위 부피당 이온 수/분자 수/몰 수'가 주어지기 때문에 사실상 선수 과정에서 등장하는 것과 다름없다. 2015 개정 교육과정에서는 기어이 몰 농도를 내려보낸다.
몰 농도에는 단점이 있는데, 정의에 용액의 '부피'를 쓴다는 것이다. 부피는 샤를 법칙, 보일 법칙에 따라 온도와 압력에 의해 변하는 물리량이기 때문에, 몰 농도 역시 아무것도 첨가하지 않고 온도나 압력만 다르게 해놔도 농도가 변한다. 이 단점을 해결하기 위해 등장한 개념이 몰랄 농도이다.
화학관련 실험을 진행할 때에 기본적인 고려사항 중 하나이다. 실제 실험을 진행할 때에는 용질의 화학식량을 곱해준 무게농도로 치환하여 정량하는데, 어차피 물질량은 질량을 통해 간접적으로 계산되는 물리량이기 때문이다.
영어로는 몰 농도(mola'''r'''ity)[4]와 몰랄 농도(mola'''l'''ity)[5]가 설측음인가 아닌가밖에 차이가 없다 보니[6] 처음 원서를 접하는 사람은 두 개념의 구분에 주의를 요한다. 그리고 mo'''r'''a'''l'''ity는 도덕이라는 전혀 다른 뜻을 지니므로 표기시 주의할 것.
2. 관련 문서
[1] $$\rm cm^3 = mL$$이므로
$$\begin{aligned}\rm L &=\rm 10^3\,mL = 10^3\,cm^3 = (10\,cm)^3 \\ &=\rm (10\times10^{-2}\,m)^3 = (10^{-1}\,m)^3 \\ &=\rm (dm)^3 = dm^3\end{aligned}$$
이다. 즉 표기만 다를 뿐 사실상 같은 단위이며 $$\rm L$$가 SI 단위가 아니기 때문에 $$\rm dm^3$$을 쓰는 것이다.[2] 국제단위계에서는 사람 이름에서 따온 단위만 대문자로 나타내는 것으로 규정하고 있으므로 본 단위는 사용을 권장하지 않는다. 그도 그럴 것이 대문자로 나타낸 이유가 단순히 미터($$\rm m$$)와의 혼동을 피하기 위한 것이었기 때문이다. [3] $$\begin{aligned}\rm M &=\rm mol/dm^3 = mol/(10^{-1}\,m)^3 \\ &=\rm mol/(10^{-3}\,m^3) \\ &=\rm 10^3\,mol/m^3\end{aligned} \\ \rm\therefore mol/m^3 = 10^{-3}\,M = mM$$[4] 발음 /moulǽrəti/ 몰ː'''래'''러티[5] 발음 /moulǽliti/ 몰ː'''랠'''리티[6] 실제로는 영어의 R은 후치경음이라 설측음 유무의 차이만 있는 것은 아니다. 단지 한국의 영어 교육에서 제대로 다루지 않을 뿐.
$$\begin{aligned}\rm L &=\rm 10^3\,mL = 10^3\,cm^3 = (10\,cm)^3 \\ &=\rm (10\times10^{-2}\,m)^3 = (10^{-1}\,m)^3 \\ &=\rm (dm)^3 = dm^3\end{aligned}$$
이다. 즉 표기만 다를 뿐 사실상 같은 단위이며 $$\rm L$$가 SI 단위가 아니기 때문에 $$\rm dm^3$$을 쓰는 것이다.[2] 국제단위계에서는 사람 이름에서 따온 단위만 대문자로 나타내는 것으로 규정하고 있으므로 본 단위는 사용을 권장하지 않는다. 그도 그럴 것이 대문자로 나타낸 이유가 단순히 미터($$\rm m$$)와의 혼동을 피하기 위한 것이었기 때문이다. [3] $$\begin{aligned}\rm M &=\rm mol/dm^3 = mol/(10^{-1}\,m)^3 \\ &=\rm mol/(10^{-3}\,m^3) \\ &=\rm 10^3\,mol/m^3\end{aligned} \\ \rm\therefore mol/m^3 = 10^{-3}\,M = mM$$[4] 발음 /moulǽrəti/ 몰ː'''래'''러티[5] 발음 /moulǽliti/ 몰ː'''랠'''리티[6] 실제로는 영어의 R은 후치경음이라 설측음 유무의 차이만 있는 것은 아니다. 단지 한국의 영어 교육에서 제대로 다루지 않을 뿐.