[화학] 화학의 언어 - 화학식과 화학식량

화학식은, 분자식과 실험식으로 나눌 수 있습니다.

분자식은 분자를 이루고 있는 원자들의 개수와 원소기호로 나타낸 식입니다.

실험식은 분자식에서 표현한 원자들의 개수를 가장 간단한 정수비로 나타낸 식입니다.

 

예를 들면 이렇습니다.

포도당 분자식 - \( C_{6}H_{12}O_{6} \)

포도당 실험식 - \( CH_{2}O \)

 

NaCl과 같은 공유결합이 아닌 이온결합을 하는 물질이나 (Na는 금속입니다)

Fe같은 금속 물질들은 양이온, 음이온이나 원소가 연속적으로 결합하여 이루고 있기 때문에

이런 것들은 실험식으로만 나타냅니다.

(애초에 NaCl은 분자가 아닙니다.)

 

이제 화학식량입니다.

화학식량은 원자량, 분자량, 실험식량 이렇게 있습니다.

실제 질량값을 가져가 사용하기에는 한계가 있기 때문에 상대적인 값을 사용합니다.

 

H의 실제 질량 - \( 1.67\times 10^{-24} \)

C의 실제 질량 - \( 1.99\times 10^{-23} \)

 

실제 질량값이 이렇기에 원자량을 정의해서 사용합니다.

C의 원자량을 12로 정하고, 다른 것들은 이 기준에 맞춰 상대적인 질량으로 나타냅니다.

 

정리하자면 이렇습니다.

원자량 - C의 질량을 12라고 정하고 이것을 기준으로 다른 원자들의 질량을 상대적으로 나타낸 값

 

그런데, 한 원소는 하나의 질량만을 가지진 않습니다.

원소는 같은데 질량이 다른 경우들이 자연에서 발견됩니다.

(이런 것들을 동위 원소라고 합니다. 화학적 성질은 같으나 (양성자수, 원자번호 다 같습니다) 질량이 다릅니다.)

이런 것들의 평균적인 값을 나타낸 것이 평균 원자량입니다.

평균 원자량은 다음과 같이 계산합니다.

평균 원자량 = \( \frac{A\times Am+B\times Bm}{100} \)

(A는 가상의 원소 기호의 원자량이며 Am은 A의 존재 비율로 표시를 했습니다. B도 똑같습니다.)

 

Cl을 예로 들어보겠습니다.

질량이 35인 Cl과 (\(_{  }^{ 35 }{ Cl }\))

질량이 37인 Cl과 (\(_{  }^{ 37 }{ Cl }\) 이 있습니다.

이 두 원소는 각각 75.8%, 24.2% 존재합니다.

이것들을 평균내면

$$ \frac{35\times 75.8+37\times 24.2}{100}\approx 35.5  $$

이렇게 됩니다.

따라서, Cl의 평균 원자량은 35.5 입니다.

 

분자량은 분자를 구성하는 원자의 원자량을 모두 더한 값입니다.

CO2를 예로 들어보겠습니다.

C의 원자량 - 12

O의 원자량 - 16

CO2의 분자량 - 12 + 16 * 2 = 44 입니다.

 

실험식량은 분자의 원자수를 가장 간단한 정수비로 나타낸 실험식의 상대적인 질량입니다.

그냥 실험식의 원자량 하나하나 모두 더한 값이라고 생각하시면 됩니다.

C6H12O6을 예로 들면 이렇습니다.

C의 원자량 - 12

H의 원자량 - 1

O의 원자량 - 16

\({ C }_{ 6 }{ H }_{ 12 }{ O }_{ 6 } \) 분자량 - 12*6+1*12+16*6 = 180

 

\({ C }_{ 6 }{ H }_{ 12 }{ O }_{ 6 } \) 실험식 - \({ C }{ H }_{ 2 }{ O } \)

 

실험식량 - 12*1+1*2+16*1 = 30 입니다.

 

참고로 NaCl 같이 분자가 아니여서 실험식으로 표시하는 물질은 실험식량을 화학식량으로 사용합니다.

 

예를 들면

Na의 원자량 - 23

Cl의 원자량 - 35.5

NaCl의 분자량 - X

NaCl의 실험식량 - 23+35.5 = 58.5

 

이렇게 됩니다.