Chapter 13_몰농도 (Molarity) vs 몰랄농도 (Molality)

지난번 글 말미에 몰농도와 몰랄농도를 언급하였었다. 영어로 보면, Molarity vs Molality이다. "r"과 "l"의 차이가 있다. 하지만, 용액의 농도를 나타내는 두 가지 주요한 방식으로, 개념과 차이점을 이해하면 용액 조성과 물리화학적 계산에 많은 도움이 되기 때문에 한번 짚고 넘어가면 좋을 것 같다. 또 하나의 글을 작성하게 되었다. 이제 이 둘의 차이점을 알아보자.

1. 몰농도 (Molarity, M)

정의

몰농도는 용액 1리터(L)당 용질의 몰 수를 의미한다. 즉, 식으로 표현하면 아래와 같다.

몰농도

더 쉽게 예를 들어 설명하면, 물 100ml에 0.1mol의 NaCl을 녹이면, 아래와 같다. 즉, 1.0 M.

특징

• 부피 기준이기 때문에 온도 변화에 따라 값이 달라질 수 있다.
• 화학 실험을 진행할 때 가장 많이 사용되는 방법으로 용액 제조가 수월하기 때문이다.

2. 몰랄농도 (Molality, m)

정의

몰랄농도는 용매 1킬로그램(kg)당 용질의 몰 수를 의미한다.

몰랄농도

이 또한 예를 들어 설명하면, 500g의 물에 0.5몰의 설탕을 녹이면, 다음과 같다. 

특징

• 질량 기준이기 때문에 온도 변화에 영향을 받지 않음.
• 끓는점 상승, 어는점 내림 같은 총괄성 계산에 유리.

이젠, 역사적인 관점에서 이해를 해보자.

3. 역사적 배경

19세기 후반, 물리화학 태동기

• 몰 개념은 1860년대에 Wilhelm Ostwald 등이 사용하면서 확산됨.
• 용액의 농도 단위가 필요해지면서 여러 개념들이 정립됨.
• 몰농도는 실험실 실용성을 기준으로 널리 퍼졌음.
• 몰랄농도는 특히 열역학과 총괄성 연구에서 사용됨 (van't Hoff, Raoult 법칙 등).

J.H. van’t Hoff (1852–1911)

• 삼투압, 총괄성 연구를 통해 몰랄농도의 중요성을 강조함.
• 이론적으로는 몰랄농도가 열역학 계산에 더 적합함을 보여줌.

이 둘을 정리하면, 이렇게 하면 될 것 같다. 용액 부피 기준인가? 용매 질량 기준인가 이다. 즉, 용액 부피 vs 용매질량 관점이다. 이 것을 표로 정리하면서 이번 글을 마무리하고자 한다.