몰 농도는 용액의 진하기를 '용액 1리터에 용질 몇 몰이 녹아 있는가'로 나타낸 값으로, 화학 반응 계산의 표준 농도 단위입니다. 반응이 입자 수(몰)끼리 일어나기 때문에, 질량%보다 몰 농도가 계산에 훨씬 편합니다. 이 글은 몰 농도의 정의, 용액 제조 순서, 희석 계산(M₁V₁=M₂V₂)을 예제와 검산으로 정리합니다. 화학 '역동적인 화학 반응' 단원을 배우는 고2~고3에게 맞습니다.
몰 농도란?
몰 농도(M) = 용질의 몰수(mol) ÷ 용액의 부피(L), 단위는 mol/L = M
핵심은 분모가 용액 전체 부피(용질+용매)라는 점입니다. 녹인 물의 부피가 아닙니다.
| 농도 표현 | 정의 | 특징 |
|---|---|---|
| 몰 농도(M) | 용질 mol / 용액 L | 반응 계산에 유리, 온도에 따라 부피 변함 |
| 질량 백분율(%) | 용질 g / 용액 g × 100 | 직관적이나 몰로 바꿔야 반응 계산 가능 |
용질의 몰수는 몰(mol)과 물질의 양에서 본 대로 질량 ÷ 화학식량으로 구합니다.
몰 농도는 어떻게 계산하나?
[예제 1] 수산화나트륨(NaOH, 화학식량 40) 20 g을 물에 녹여 전체 부피를 500 mL로 만들었다. 이 용액의 몰 농도는?
풀이·검산
- 용질의 몰수 = 20 g ÷ 40 g/mol = 0.5 mol ✓
- 용액 부피 = 500 mL = 0.5 L
- 몰 농도 = 0.5 mol ÷ 0.5 L = 1 M ✓
용액 제조 — 1M 용액 만드는 순서
1 M NaOH 용액 1 L를 만든다면:
- NaOH 40 g(=1 mol)을 저울로 정확히 단다.
- 소량의 물에 완전히 녹인다.
- 1 L 부피플라스크에 옮긴다.
- 눈금선까지 물을 채워 전체 부피를 정확히 1 L로 맞춘다.
처음부터 물 1 L에 녹이면 전체 부피가 1 L를 넘어 농도가 묽어집니다. "용질을 녹인 뒤 눈금까지 채운다"가 핵심입니다.
희석 — 물을 더하면 몰수는 그대로
진한 용액에 물을 더해 묽게 만드는 것이 희석입니다. 이때 용질의 몰수는 변하지 않으므로:
M₁V₁ = M₂V₂ (희석 전 = 희석 후, 용질 몰수 보존)
[예제 2] 2 M 염산 50 mL에 물을 더해 전체 부피를 200 mL로 만들면 농도는?
풀이·검산
- M₂ = M₁V₁ / V₂ = (2 × 50) / 200 = 0.5 M ✓
- 확인: 희석 전 용질 = 2 × 0.05 L = 0.1 mol, 희석 후 = 0.5 × 0.2 L = 0.1 mol → 몰수 보존 ✓
이 몰 농도·부피 관계는 산과 염기를 정확히 맞춰 섞는 중화 반응의 양적 관계와 중화 적정에서 그대로 쓰입니다.
어디서 자주 막히나
| 막히는 지점 | 원인 | 교정 |
|---|---|---|
| mL를 그대로 나눔 | 단위 환산 누락 | 부피는 반드시 L로(÷1000) |
| 물의 부피로 계산 | 용액/용매 혼동 | 분모는 용액 전체 부피 |
| 희석에서 농도를 더함 | 보존량 오해 | 변하지 않는 건 농도가 아니라 몰수 |
흔한 오해 3가지
- "2M에 물을 2배 넣으면 1M" — 전체 부피가 2배가 될 때만 그렇습니다. '얼마를 더했나'가 아니라 '전체가 몇 L인가'로 봅니다.
- "몰 농도는 온도와 무관하다" — 부피는 온도에 따라 변하므로 몰 농도도 약간 변합니다(정밀 실험에서 문제됨).
- "진한 황산을 희석할 땐 물에 산을 붓는다" — 반대입니다. 발열이 커서 튈 수 있어 물에 산을 천천히 넣습니다(안전 수칙).
한 줄로 남기는 핵심
몰 농도는 '진하기'를 반응이 알아듣는 언어(몰)로 번역한 값입니다.
농도 계산이 막히면 열에 아홉은 부피를 L로 안 바꿨거나, 분모를 용매로 잡은 것입니다.
개념을 '안다'와 '쓸 수 있다'는 다릅니다. TimeLevelUp은 화학처럼 '정의 → 계산 → 실험 적용'이 한 흐름인 단원을 선수 개념(몰)부터 응용(중화 적정)까지 순서와 복습 주기에 맞춰 배치해, 단위 실수가 반복되지 않도록 학습 리듬을 설계합니다.