문서 보기문서 편집수정 내역 몰(단위) (덤프버전으로 되돌리기) [include(틀:다른 뜻1, from=mol, other1=덴마크 밴드, rd1=MØL)] [include(틀:기본 SI 단위)] '''mol, mole''' [목차] == 개요 == [[물질량]](amount of substance)의 단위. 어떤 [[입자]]가 [[아보가드로 수]] [math(6.022\,140\,76\times10^{23})]개만큼 있을 때 이것을 하나로 묶어 1몰이라고 정의[* 엄밀하게는 [[아보가드로 상수]] [math(N_{\rm A})] 당 [math(6.022\,140\,76\times10^{23})]개를 [math(\rm1\,mol)]로 정의한다. 정의상 [math(N_{\rm A} = 6.022\,140\,76\times10^{23}\rm/mol)]이므로, 수학적으로 [math(1{\rm\,mol} = 6.02214076\times10^{23}/N_{\rm A})]이 타당하기 때문. 즉 어떤 것의 개수 [math(N)]을 [math(N_{\rm A})]로 나눈 것 [math(\dfrac N{N_{\rm A}})]이 [[물질량]]이 되는 셈.]하며, 주로 화학 분야에서 '''[[질량]]'''을 통해서 입자의 '''[[셈 측도|개수]]'''를 세는 [[국제단위계|SI 단위]]로 많이 쓰인다. 물질량 [math(n)]을 정의하는 가장 기초적인 방식은 어떤 물질의 질량이 [math(m)][* 국내 고등학교 교재에서는 [math(w)]를 많이 쓰는데, 보통 [math(w)]는 질량 [math(m)]에 중력가속도 [math(g)]가 곱해진 '''무게'''를 의미하는 물리량으로 쓰인다.], [[몰 질량]]이 [math(M)]이라고 할 때 [math(n=\dfrac mM)]이다. 개수를 칭하는 단위이기 때문에 '''실질적으론 [[무차원량|단위에 차원이 없음]]'''에도 [[국제단위계|SI 단위]]의 7가지 기본 단위에 포함되고, 차원 기호로서 [math(\sf N)]을 부여받아 '''차수가 1인 다른 기본 단위들처럼 쓰인다'''. 이는 물질을 구성하는 원자가 매우 작아 실생활에서 입자의 개수를 이용해서 논하기에는 그 수가 터무니없이 크기 때문이다. 당장 화학량론에서 1몰 대신 [math(6.02\times10^{23})]개를 쓴다고 생각하면 1몰이 얼마나 편리한 단위인지를 실감할 수 있다.[* 엄밀히 따지면 '개수'는 [[셈 측도]]의 단위 중 하나로 셀 수 있는 가산 집합의 일종인데, 이는 도량형학에서 말하는 '[[무차원량|무차원량(無次元量; dimensionless quantity)]]'에 완벽하게 대응되는 개념이 아니다. 무차원이란 차원 분석을 했을 때 단순히 차원의 차수가 [math(0)]이 되는 것에 지나지 않고, 여기에는 셈 측도의 단위들 외에도 연속량인 [[각]], [[입체각]], 반발계수, 레이놀즈수, 양력계수 등등 수많은 물리량이 존재한다. 즉, '''무차원량이면서 셈 측도인 것'''들이 있을 뿐이고 '''무차원량이지만 셈 측도가 아닌 것들''' 역시 있기 때문에 둘은 완벽하게 대응되지 않는다. 몰은 '''셈 측도이지만 무차원량이 아닌 경우'''에 해당하며 무차원량이 아닌 셈 측도는 몰이 유일하다.] 그러나 [[라디안]]의 예만 보더라도, 차원이 없으면서 분야에 따라서는 꼬박꼬박 단위를 표기해주는 사례가 있는 만큼 굳이 '몰'이라는 단위를 기본단위에 넣었어야 했느냐는 비판적인 시각이 많다(후술). == 역사 == 고체 [[입자]] 수준의 크기와 질량을 갖는 물질을 일상생활에서 사용하는 개수 단위로 세는 것은 바람직하지 않다. 즉 [[원자]]나 [[화합물]]의 결정을 '한 개, 두 개, …'로 세는 것은 화학적으로 의미가 불분명하고 양적인 계산이 불가능하다. 따라서 화학양론(stoichiometry)적으로 의미 있고 실생활에 유용한 단위 체계의 고안이 필요했다. 1805년 [[존 돌턴]]은 [[수소]] 원자([math(\rm H)])의 원자량을 [math(1)]로 삼는 물질량 계산법을 정하였고, 1818년 [[베르셀리우스]]는 [[산소]] 원자([math(\rm O)])의 원자량을 [math(16)]으로 삼는 계산법을 발표하였다. 그 후 1961년 이전까지 화학자들은 자연에 존재하는 산소 원자를, 물리학자들은 산소-16 원자([math(\rm^{16}O)])를 [math(16)]으로 정하여 사용하였으나, 자연계에는 이 밖에도 [math(\rm^{17}O)], [math(\rm^{18}O)]와 같은 [[동위원소]]가 일정한 비율로 존재하여 평균 [[원자량]]과 차이가 있으므로 1962년 국제 순수 및 응용 화학회([[IUPAC]])에서 [[탄소]]-12([math(\rm^{12}C)]) 원자량의 [math(\dfrac1{12})]을 원자량의 기준으로 사용하게 되었다. 그리고 2018년 11월 16일 국제 도량형 협회에서 몰을 아보가드로 상수로 재정의, 즉 [math(1{\rm\,mol} = 6.022\,140\,76\times10^{23}/N_{\rm A})]로 고정하기로 결의하였고, 2019년 5월부터 새로운 몰의 정의가 반영되었다. 쉽게 말해서 여태껏 [math(\rm^{12}C)]를 통해 정해지는 측정값이었던 아보가드로 상수가 이제는 참값이 된 것이다.[* 변경 전 아보가드로 상수의 정의에 따르면 '[math(\rm^{12}C)] [math(12\rm\,g)]에 포함되어있는 원자의 개수'가 곧 아보가드로 상수이므로 둘에 무슨 차이가 있겠냐 싶겠지만, 애초에 이 정의에 쓰이는 '그램'이라는 단위 자체가 [[킬로그램]]에서 나온 것인데, 이 킬로그램을 규정하는 킬로그램 원기가 '''시간이 흐르면서 미세하게 가벼워진다는 것이 확인되었다'''. 즉, 애초에 [[질량]]이라는 것의 정의 자체가 시간 의존적이었던 것이고 이에 따라 몰도 재정의가 불가피했던 것이다.] == 쓰임 == [[반응(화학)|화학반응]]에서 중요한 건 물질의 [[질량]]보다는 입자의 개수와 그 [[비율]]이므로, 어떤 면에서 보면 그램([math(\rm g)])보다 훨씬 더 중요한 단위가 몰이다. 여기에서 파생되는 중요한 농도 단위 2개가 있는데 하나는 [[몰 농도]](Molarity, [math(\rm mol/L)] 혹은 [math(\rm M)])이고 다른 하나는 [[몰랄 농도]](Molality, [math(\rm mol/kg)] 혹은 [math(\rm m)])이다. 보통 몰 농도 쪽이 자주 쓰이지만 몰랄 농도도 쓰이는 부분이 많이 있다. 몰 농도는 분모가 [[용액]]의 [[부피]]이기 때문에 저울 없이 부피를 잴 수 있는 도구만 있으면 [[용질]]의 양을 알 수 있지만, 부피가 [[온도]]에 따라서 변하기에 몰 농도도 온도에 따라 달라진다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 나온 개념이 몰랄 농도로, 분모가 [[용매]]의 질량이기 때문에 휘발성 용매가 아닌 이상 온도에 따라 잘 바뀌지 않는 물리량을 나타낼 수 있다. 따라서 몰랄 농도는 주로 온도의 변화가 큰 화학반응을 서술할 때 쓰인다. 대표적인 예로 [[끓는점]] 오름 등이 있다. 이외에도 [[촉매]]의 성능(?)을 나타내는 단위인 캐탈([math(\rm kat)])의 정의([math(\rm mol/s)])에도 쓰인다. == 단위화 비판 == 1971년에 [[국제단위계]]에서 SI 기본 단위에 몰을 포함시킨 이래로, 몰은 수많은 학자들의 비판을 받아왔다. 이를 정리하자면 다음과 같다. * 입자의 개수는 그 물질의 질량에 따라 고정되는 무차원의 물리량으로서, 단순히 [[수#s-2.2]]로만 나타낼 수 있고 굳이 명확한 기본 단위를 필요로 하지 않는다. * 물질을 원자론적으로 이해하는 현대의 방식과는 달리, 구시대적인 '물질의 연속체성'이라는 개념이 그 바탕에 있다. * SI 열역학에서의 몰은 분석화학과는 아무런 관련이 없으며, 선진 경제에 불가피한 비용을 야기할 수 있다. * 몰은 진정한 의미의 '계량 단위'(metric unit)[* 즉, 측정을 통해서만 알 수 있는 물리량의 단위. 나머지 6가지 기본 단위들은 모두 길이([[미터|[math(\rm m)]]]), 질량([[킬로그램|[math(\rm kg)]]]), 시간([[초|[math(\rm s)]]]), 온도([[켈빈|[math(\rm K)]]]), 전류([[암페어|[math(\rm A)]]]), 광도([[칸델라|[math(\rm cd)]]])를 나타내는 단위로서 모두 전용 도구를 이용하여 측정을 통해서만 알 수 있는 물리량이다.]라기 보단 '매개변수적인 단위'(parametric unit)에 불과하다. 즉 물질량을 정의하는 데에 질량이 필요하기 때문에, 몰 역시 킬로그램이나 그램을 통해 간접적으로 정해진다. * 국제단위계는 독립체적인 '개수'에 차원을 부여[* 참고로 '[[셈 측도|개수]]'는 무차원량이기 때문에 별도의 특별한 단위 없이 수로만 나타내는 것이 원칙이다. 다만 한국어나 일본어를 비롯하며 많은 동아시아 언어들은 (언어학에서 수분류사{numeral classifier}라고 부르는) 단위를 사용함이 매우 발전했기 때문에 이 문제를 얼른 이해하지 못한다. 한국어에서 흔히 물건 등을 셀 때 쓰이는 마리, 명, 대 등등이 바로 한국어의 수분류사이다. 옛날에 쌀의 양을 '됫박'이란 단위로 세었다면, 몰 또한 입자의 양을 세는 현대적 됫박이 아니겠는가? 언어의 차이가 생각에 영향을 끼치는 한 가지 사례라 하겠다.]함으로써, '연속량의 단위'와 '독립체'간의 존재론적 구분을 모호하게 한다. 요컨대 ①이산적인 '개수'를 기본 단위화하여 차원까지 부여해버렸다는 점과 ②실질적으로 질량을 통해 정의되는 단위라는 점이 주된 비판이다. ①은 분야가 다른 '측도론'과 '도량형학'의 개념을 혼동하고 있다는 근본적인 문제가 있으며, 아보가드로 수가 터무니 없이 큰 수이기 때문에 본질적으로 이산적이라 하더라도 화학과 관련된 많은 분야에서 연속적인 개념으로 다뤄서 큰 문제가 없다.[* 마치 [[중심극한정리]]에 따라 이산확률적인 이항 분포가 연속확률적인 정규 분포에 가까워지는 것과 비슷하다.] 실제로 물질량을 이용할 때 ②에서 언급되어 있듯이 질량을 이용하므로 충분히 단위로서의 가치가 있다고 볼 수 있다. 2019년 재정의를 통해 ②의 비판은 표면적으로 해결된 것처럼 보이나, 그 참값 자체가 질량을 통해 정의되었던 값이기 때문에 앞으로 더 심도 있는 논의가 필요할 것이다. == 고등학교 교육과정에서 == * [[6차 교육과정]] : 화학Ⅱ * [[7차 교육과정]] : [[화학Ⅱ(7차)|화학Ⅱ]] * [[2009 개정 교육과정]] : [[2009 개정 교육과정/과학과/고등학교/화학Ⅰ|화학Ⅰ]] * [[2015 개정 교육과정]] : [[화학Ⅰ]] [[화학]]에서 가장 기본적인 단위이기 때문에 '''1단원'''에 편성되어 있다. 3년 내내 써야 하고 대학 4년제 초기에도 이거 모르면 왜 화학과 왔냐는 소릴 듣는다. 처음 배우는 입장에서는 준 킬러 문제 급으로 꽤 어려운 편이어서 고등학교 화학에 입문하려는 학생들을 입구컷하는 것으로 유명하며, 이거 때문에 [[물포자|그]] [[역학|어렵다던]] [[물리학Ⅰ]]보다 더 어려워서 꺼리게 된다는 평을 듣게 될 만큼 악명이 높다.[* 어느 정도냐면 [[2018학년도 대학수학능력시험]]에서 '''응시자 수 10만 명 선이 붕괴되었고''' 급기야 7차까지만 해도 없었던 '''[[화포자]]'''라는 새로운 단어가 탄생했을 정도다.][* 아예 이걸 극복하지 못하면 ([[생지충]] 소리를 듣더라도) 나대지 말고 망설임 없이 [[생명과학Ⅰ]]과 [[지구과학Ⅰ]]을 택하는게 나을 거라고 [[윤도영]]이 충고할 정도다. [[https://www.dogdrip.net/455417784|#]]] 하지만 어쨌든 기본 중 기본이기 때문에 화학을 한다면 반드시 알아야 한다. [include(틀:문서 가져옴,title=몰,version=30)] [[분류:물리학]][[분류:물리화학]][[분류:화학]][[분류:SI 단위]][[분류:큰 수]]캡챠되돌리기