탄산칼슘(CaCO3)의 몰 질량과 이 화합물의 주요 예를 알아보세요.

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탄산칼슘은 전 세계에서 쉽게 발견됩니다. 그것은 석회석, 백악, 대리석, 순수한 결정의 형태로 자연에 존재합니다. 미세한 바다 생물부터 타조에 이르기까지 동물은 자신이 생산하는 껍질의 형태로 매일 새로운 탄산칼슘을 형성하고 있습니다. 사람들은 제조된 제품과 건설에서부터 우리의 삶을 더 좋게 만드는 약물과 식이 보조제에 이르기까지 다양한 방법으로 이 화합물을 사용합니다. 이 기사에서 우리는 탄산칼슘의 몰 질량을 발견하고, 원자 구조를 자세히 살펴보고, 이 화합물이 어떻게 수집되고 사용되는지 알아볼 것입니다.

©SHansche/iStock(게티 이미지 제공)

탄산칼슘은 화합물로서 순수한 물질로 정의됩니다. 순수 물질에는 정의된 모든 화합물과 주기율표의 각 원소가 포함됩니다. 순수한 물질은 가장 작은 입자부터 가장 큰 양까지 전체적으로 동일한 화학 조성을 갖습니다. 원소의 가장 작은 입자는 원자이고, 화합물의 가장 작은 입자는 분자입니다. 각각의 순수 물질은 물질의 물리적, 화학적 특성에 영향을 미치는 특별히 정의된 몰 질량을 가지고 있습니다. 탄산칼슘의 몰 질량은 1몰당 100.09g입니다.

물질의 몰 질량은 정확히 얼마입니까? 몰질량은 순물질 1몰의 질량을 그램으로 표현한 것으로 정의됩니다. 화학에서는 원자든 분자든 매우 특정한 수의 입자가 몰이라는 단위를 구성합니다. 아보가드로 수 또는 아보가드로 상수로 알려진 이 숫자는 대략 6.022 × 1023 단위와 같습니다. 이탈리아 과학자 아마데오 아보가드로(Amadeo Avogadro)의 이름을 딴 이 상수는 모든 순수 물질에 대해 모든 상황에서 동일하며 화학과 세상이 어떻게 작동하는지 이해하는 데 필수적입니다.

원소나 화합물의 원자 질량은 몰 질량을 결정합니다. 주기율표에 나열된 각 원소의 원자 질량은 일반적으로 화학 기호 바로 아래에서 확인할 수 있습니다. 원소의 원자 질량은 원소의 알려진 모든 동위원소를 고려하여 과학적으로 측정됩니다. 자연에서 발견되는 비율로 가중치를 적용한 동위원소의 평균은 해당 원소의 원자 질량과 같습니다.

특정 원소의 각 동위원소에는 고정된 수의 양성자가 있습니다. 양성자의 수는 해당 원소의 원자 번호와 같습니다. 원소의 각 동위원소에 포함된 중성자 수는 다양합니다. 모든 개별 양성자 또는 중성자는 1원자 질량 단위의 값을 갖습니다. 그러나 전자의 질량은 너무 작아서 무시할 수 있습니다. 따라서 모든 동위원소의 원자 질량은 해당 동위원소의 양성자 수에 중성자 수를 더한 것과 같습니다.

동위원소의 원자 질량을 측정하는 방법을 더 잘 이해하기 위해 탄소를 예로 들어 보겠습니다. 탄소에는 탄소-12, 탄소-13, 탄소-14의 세 가지 동위원소만 있습니다. 탄소-12 동위원소에는 6개의 양성자와 6개의 중성자가 있습니다. 따라서 원자질량은 12이다. 탄소-13은 양성자 6개와 중성자 7개를 갖고 있어 원자질량은 13이다. 한편, 유기물질 연대측정에 사용되는 방사성탄소 동위원소인 탄소-14는 양성자 6개와 중성자 8개를 갖고 있다. 그러면 원자 질량은 14가 됩니다. 그러나 계산된 탄소 원자 질량은 이 세 숫자의 단순 평균인 13과 같지 않습니다. 이는 탄소-12 동위원소가 자연계에서 탄소-13과 탄소-14보다 훨씬 더 많기 때문입니다. 따라서 원자 질량은 탄소-12의 더 높은 대표성을 고려하여 편향되어야 합니다. 그러면 탄소의 원자 질량은 12.011 원자 질량 단위입니다.

원자 질량을 알면 원소의 몰 질량을 쉽게 결정할 수 있습니다. 간단히 원소의 원자 질량을 그램 단위로 표현하면 됩니다. 한 원소의 원자 1몰의 질량은 그램 단위의 원자 질량과 같습니다.

이와 동일한 개념이 화합물에도 적용됩니다. 화합물은 각 분자에 동일하거나 다른 원소로 구성된 두 개 이상의 원자를 포함합니다. 화합물의 원자 질량을 찾으려면 분자를 구성하는 모든 원자의 원자 질량을 더하면 됩니다. 총합은 화합물의 원자 질량과 같습니다.