단위 부피당 몰의 값은 얼마인가요?

기체의 몰 부피는 특정 온도와 압력 조건에서 기체 1몰이 차지하는 부피를 말합니다. 표준 온도 및 압력(STP, 0°C, 1 atm)에서 대부분의 이상 기체는 약 22.414리터의 부피를 차지합니다. 이 값은 기체의 종류와 관계없이 일정하며 기체 상수와 연관되어 계산됩니다.

STP 조건에서 1몰의 기체가 차지하는 부피를 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

몰 부피 = 기체 상수 / 압력

기체 상수(R)는 0.0821 Latm/(mol·K)입니다. STP 조건에서 압력은 1 atm이므로 몰 부피는 다음과 같습니다.

몰 부피 = 0.0821 Latm/(mol·K) / 1 atm
= 22.414 L/mol

따라서 STP 조건에서 대부분의 이상 기체 1몰은 22.414리터의 부피를 차지합니다. 이 값은 기체의 종류와 무관하며 헬륨부터 라돈까지 모든 이상 기체에 적용됩니다.

실제 기체는 STP 조건에서 완전히 이상적으로 거동하지 않을 수 있으며, 따라서 몰 부피는 약간 달라질 수 있습니다. 하지만 이상 기체 근사값은 대부분의 기체에 대해 상당히 정확합니다.

몰 부피 개념은 기체의 양을 부피로 변환하거나 그 반대의 경우에 유용합니다. 예를 들어, 5리터의 헬륨 기체가 있다면 헬륨의 몰 수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

몰 수 = 부피 / 몰 부피
= 5 L / 22.414 L/mol
= 0.223 mol

몰 부피는 또한 기체 반응의 계량 계산에도 사용됩니다. 예를 들어, 다음 반응에서 생성되는 수소 기체의 부피를 계산해 보겠습니다.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

반응식에 따르면 1몰의 메탄(CH₄)은 2몰의 수소(H₂)를 생성합니다. 따라서 0.5몰의 메탄을 연소시키면 생성되는 수소의 몰 수는 다음과 같습니다.

몰 수 = 0.5 mol CH₄ × (2 mol H₂ / 1 mol CH₄)
= 1.0 mol H₂

STP 조건에서 수소의 몰 부피는 22.414리터이므로 생성되는 수소의 부피는 다음과 같습니다.

부피 = 1.0 mol H₂ × 22.414 L/mol
= 22.414 L

따라서 0.5몰의 메탄을 연소시키면 STP 조건에서 22.414리터의 수소 기체가 생성됩니다.

#몰농도#몰수#부피