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몰(mol)은 물질의 양을 측정하는 국제단위계(SI) 기본 단위로, 아보가드로 수(6.02214076 × 10²³)를 기준으로 정의됩니다. 이는 원자, 분자, 이온 등 입자의 개수를 나타내는 중요한 개념으로, 화학 반응과 용액 농도 계산 등에 필수적으로 사용됩니다.
SI 기본 단위 및 관련 자료
| 미터 (m) | 칸델라 (cd) | 캘빈 (K) |
| 암페어 (A) | 킬로그램 (kg) | 암페어 (A) |
| 킬로그램 (kg) |
1. 국제단위계 SI 기본 단위 역사
아래는 7개의 SI 기본 단위가 확립되기까지의 주요 역사를 연도별로 정리한 내용입니다.
1) 몰 (mole, mol)
- 1865년: 독일의 화학자 아우구스트 카쿨레가 몰 개념을 처음으로 제안하였습니다.
- 1971년: 몰이 국제단위계에 공식적으로 포함되었으며, 1몰은 아보가드로 수(6.02214076 × 10²³)의 입자로 정의되었습니다.
- 2019년: 아보가드로 상수의 고정된 값을 사용하여 몰이 재정의되었습니다.
2) 킬로그램 (kilogram, kg)
- 1795년: 1리터의 물의 질량으로 킬로그램이 처음 정의되었습니다.
- 1889년: 백금-이리듐 합금으로 만든 국제 킬로그램 원기를 기준으로 킬로그램이 재정의되었습니다.
- 2019년: 플랑크 상수의 고정된 값을 사용하여 킬로그램을 재정의하였습니다. 이를 통해 원기의 물리적 의존에서 벗어난 정의가 확립되었습니다.
3) 미터 (meter, m)
- 1793년: 프랑스에서 지구 적도에서 극까지 거리의 1/10,000,000에 해당하는 길이로 미터가 처음 정의되었습니다.
- 1889년: 백금-이리듐 합금 막대의 길이를 미터로 정의한 국제 미터원기가 도입되었습니다.
- 1960년: 크립톤-86 원자가 방출하는 특정 빛의 파장을 기준으로 미터가 다시 정의되었습니다.
- 1983년: 진공에서 빛이 1/299,792,458초 동안 이동하는 거리를 기준으로 미터가 정의되었습니다.
4) 암페어 (ampere, A)
- 1820년: 안드레 마리 암페르가 전류에 대한 법칙을 처음으로 제안하였습니다.
- 1948년: 국제단위계(SI)에 따라 1암페어는 "진공 상태에서 1m 간격으로 놓인 두 평행 도체에 2 × 10⁻⁷ N의 힘을 발생시키는 전류"로 정의되었습니다.
- 2019년: 기본 전하(전자 1개당 전하)의 고정된 수치를 기준으로 암페어가 재정의되었습니다.
5) 켈빈 (kelvin, K)
- 1848년: 윌리엄 톰슨(켈빈 경)이 절대 온도 개념을 제시하며 켈빈 온도 단위의 기초를 마련하였습니다.
- 1954년: 삼중점에서 물의 온도를 273.16K로 정의하면서 켈빈이 공식 단위로 채택되었습니다.
- 2019년: 볼츠만 상수의 고정된 값을 사용하여 켈빈이 재정의되었습니다.
6) 초 (second, s)
- 17세기: 1초는 처음으로 태양이 자오선을 통과하는 두 순간 사이의 시간(평균 태양일)을 86,400분의 1로 정의되었습니다.
- 1960년: 세슘 원자의 진동수를 기준으로 하는 정의가 논의되기 시작했습니다.
- 1967년: 현재의 정의인 "세슘-133 원자의 9,192,631,770회의 진동을 기준으로 1초를 정의"하는 방식이 국제적으로 채택되었습니다.
7) 칸델라 (candela, cd)
- 1909년: 국제 협약에 따라 촛불의 광도를 기준으로 한 단위로 칸델라가 도입되었습니다.
- 1948년: 칸델라는 "백금에서 방출되는 특정한 주파수의 빛"을 기준으로 정의되었습니다.
- 1979년: 현재의 정의인 "주파수 540 × 10¹² Hz에서 방출되는 빛의 광속 효율을 기준으로 1칸델라"로 재정의되었습니다.
2. 몰 (mol) - 물질의 양 개념
몰은 아보가드로 수(NA)의 고정된 수치인 6.022 140 76 × 1023로 정의됩니다. 이는 화학이나 물리학에서 사용되며, 특정 입자의 수를 나타냅니다. 몰은 원자, 분자, 이온 등 특정 입자의 집합체를 측정하는 데 사용됩니다.
3. 몰의 역사적 정의 변화
- 초기 정의: 몰은 아보가드로 수에 기반하여 정의되었으며, 1몰은 12g의 탄소-12에 들어 있는 원자의 수로 정의되었습니다.
- 2019년 재정의: 몰은 아보가드로 수(6.02214076 × 10²³)를 기준으로 고정된 물질의 양을 정의하게 되었습니다. 이를 통해 화학 및 물리학에서 더 정밀한 측정이 가능해졌습니다.
4. 몰의 실용적 사용
몰은 화학 반응에서 물질의 양을 측정하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 특정 화학 반응에서 반응물과 생성물의 양을 몰 단위로 정확히 계산할 수 있습니다. 또한, 몰은 용액의 농도(몰 농도, molarity)를 계산하는 데 사용됩니다.
5. 몰 표준기에 사용되는 장비
- 실리콘 구(Silicon Sphere): 실리콘-28 동위원소로 이루어진 거의 완벽한 구 형태의 물체로, 아보가드로 상수를 통해 몰의 기준을 정밀하게 설정합니다. 이를 통해 정확한 물질의 양을 측정할 수 있습니다.
- 질량 분석기(Mass Spectrometer): 화합물의 몰 수를 계산하는 장비로, 화학 분석과 실험실에서 널리 사용됩니다.
- X-선 회절 분석기(X-ray Diffraction): 원자 배열을 분석하여 물질 내의 원자 또는 분자의 수를 계산하는 장비입니다.
| https://www.bipm.org/en/si-base-units/mole 이 정의는 정확한 관계 N A = 6.022 140 76 x 10 23 mol^(–1)을 의미합니다. 이 관계를 역으로 하면 정의 상수 N A 에 따라 몰에 대한 정확한 표현이 제공됩니다.  |
6. 마무리
몰(mol)은 물질의 양을 정량적으로 표현하는 필수적인 단위로, 화학, 물리학, 생명과학 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 2019년 재정의를 통해 더 정밀한 측정이 가능해졌으며, 과학 연구 및 산업에서 중요한 역할을 하고 있습니다.