화학식과 몰(mol)의 양적 관계

원자 1개의 실제 질량은 약 $10^{-24}\,\text{g}$으로 너무 작아서 그대로 사용하기 불편합니다. 그래서 화학자들은 질량수 12인 탄소($^{12}\text{C}$) 원자의 상대적 질량을 $12.00$으로 기준 삼아 다른 원자들의 상대적 질량을 비교한 값인 원자량(Atomic weight, 단위 없음)을 사용합니다:

연필 12자루를 1다스, 달걀 30개를 1판으로 묶어 세듯, 아주 작은 원자나 분자 $6.02 \times 10^{23}$개(아보가드로 수, $N_A$) 묶음을 $1\,\text{몰(mol)}$이라고 정의합니다. 놀랍게도 어떤 물질이든 $1\,\text{몰}$을 모으면 그 질량(몰 질량)은 화학식량에 $\text{g}$을 붙인 값과 정확히 일치합니다!

화학의 모든 양적 계산은 주어진 물리량(개수, 질량 $\text{g}$, 기체 부피 $\text{L}$)을 몰수($n$, 단위: $\text{mol}$)로 바꾼 뒤 계산하는 것에서 출발합니다:

화학 반응식(예: $\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{NH}_3(g)$)에서 화학식 앞의 숫자(반응 계수)가 의미하는 황금률은 다음과 같습니다:

일정한 온도와 압력에서 기체 1몰의 부피($V_m$, 예: $22.4\,\text{L}$)는 기체의 종류에 관계없이 일정하고, 기체 1몰의 질량은 분자량($M$)이므로 기체의 밀도($d$)는 분자량($M$)에 정비례합니다:

자주 틀리는 오개념 정리: