몰농도 계산기

몰농도(Molarity)란?

몰농도(M)는 용액 1리터에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타내는 농도 단위로, M = 몰수(mol) ÷ 부피(L)로 계산합니다. 화학 실험에서 반응은 "질량"이 아니라 "분자 개수" 비율로 일어나기 때문에, 시약을 몇 g 넣었는지보다 몇 mol이 들어 있는지가 중요하고 몰농도가 그 기준이 됩니다. 용질의 질량(g)만 알고 있다면몰수 = 질량(g) ÷ 분자량(g/mol)으로 먼저 몰수를 구합니다. 이 계산기는 (1) 질량으로 농도 구하기, (2) 몰수로 농도 구하기, (3) 원하는 농도를 만들기 위한 시약 질량 구하기 세 가지를 지원합니다.

• 몰수(mol) = 질량(g) ÷ 분자량(g/mol)
• 몰농도(M, mol/L) = 몰수(mol) ÷ 부피(L)
• 필요 질량(g) = 목표 몰농도(mol/L) × 부피(L) × 분자량(g/mol)

주요 시약의 분자량과 조제량 표

아래 표는 표준 원자량(H 1.008, C 12.011, O 15.999, Na 22.99, S 32.06, Cl 35.45, K 39.098, Ca 40.078, Cu 63.546)을 더해 빌드할 때 계산한 값입니다. 시약병에 분자량이 따로 적혀 있으면 병 라벨 값을 우선하세요.

표의 질량은 순도 100%의 고체를 가정한 이론값입니다. 시약 순도가 98%라면 필요한 질량을 0.98로 나눠야 합니다.

검산된 계산 예시

예시 1. 질량으로 농도 구하기. NaCl 5.85g을 물에 녹여 전체 부피 500mL로 맞췄습니다. 몰수 = 5.85 ÷ 58.44 ≈ 0.1001mol, 몰농도 = 0.1001 ÷ 0.5L ≈ 0.2002M입니다. 5.85g이 0.1mol과 거의 같아서 암산으로는 0.2M으로 봐도 됩니다.

예시 2. 목표 농도 만들기. 0.5M NaOH 용액 250mL가 필요합니다. 필요 질량 = 0.5 × 0.25 × 40 = 5g입니다. 시약 순도가 98%라면 5 ÷ 0.98 ≈ 5.1g을 달아야 합니다. 다만 NaOH는 공기 중 수분과 이산화탄소를 흡수하기 쉬워 정확한 농도가 필요하면 만든 뒤 표준 용액으로 적정해 확인하는 것이 일반적입니다.

예시 3. 생리식염수의 몰농도. 0.9% 생리식염수는 용액 1L당 NaCl 약 9g이 들어 있으므로 9 ÷ 58.44 ≈ 0.154mol/L입니다.예시 4. 포도당 9.0g을 녹여 100mL로 맞추면 9.0 ÷ 180.16 ÷ 0.1 ≈ 0.5M입니다.

실험실에서 용액 만드는 순서와 주의점

1. 필요한 질량을 계산하고, 저울로 정확히 답니다. 가능하면 소수 둘째 자리 이상 읽는 저울을 씁니다.
2. 부피 플라스크(메스플라스크)에 최종 부피의 절반쯤 되는 물을 넣고 시약을 녹입니다. 용해열이 큰 시약은 식을 때까지 기다립니다.
3. 다 녹으면 표선 직전까지 물을 채우고, 마지막은 스포이트로 표선(눈금)의 오목한 수면 아랫부분에 맞춥니다.
4. 마개를 닫고 여러 번 뒤집어 균일하게 섞고, 내용물·농도·날짜를 라벨에 적습니다.

중요한 점은 "물 500mL에 녹이는" 것이 아니라 "녹인 뒤 전체 부피가 500mL가 되도록 맞추는" 것입니다. 용질이 차지하는 부피 때문에 두 방법의 농도는 다릅니다. 시약을 다룰 때는 보호 안경과 장갑을 착용하고, 시약병 라벨과 물질안전보건자료(MSDS)의 취급 안내를 따르며, 강산·강염기는 환기가 되는 곳에서 신중히 다루세요. 이 페이지의 안내는 일반적인 주의 수준이며 구체적인 안전 지침을 대체하지 않습니다.

흔한 실수와 한계

• 수화물을 놓치기: 황산구리는 무수물 159.6g/mol과 오수화물 249.68g/mol이 약 1.56배 차이가 납니다. 병에 적힌 화학식에 결정수가 있는지 확인하세요.
• 단위 혼동: mL를 L로 바꾸지 않으면 1000배 틀립니다. 500mL는 0.5L입니다. 이 도구는 단위를 선택해 자동으로 환산합니다.
• 용매 부피와 용액 부피의 혼동: 몰농도는 용액 전체 부피 기준입니다. 용매 질량 기준은 몰랄농도입니다.
• 온도 영향: 부피는 온도에 따라 달라지므로 몰농도도 약간 변합니다. 정밀한 실험은 표시된 기준 온도에서 맞춥니다.
• 액체 시약: 진한 염산이나 황산처럼 액체는 질량을 직접 달기보다 퍼센트 농도와 밀도에서 환산해야 합니다. 이때는 몰농도-퍼센트 농도 변환기를 쓰세요.
• 순도·흡습: 조해성 시약은 이론 질량대로 달아도 실제 농도가 낮을 수 있습니다.

NaCl로 보는 농도별 조제량 표

같은 시약이라도 농도와 부피가 바뀌면 달아야 하는 양이 비례해서 바뀝니다. 아래는 염화나트륨(분자량 58.44g/mol, 순도 100% 가정)을 기준으로 빌드 시 계산한 표입니다. 100mL 칸은 저울 눈금이 작은 소량 실험, 1L 칸은 대량 조제용으로 고르면 됩니다.

표에서 0.05M, 100mL 칸은 약 0.292g입니다. 이렇게 작은 질량은 소수 둘째 자리 저울로는 오차가 너무 커지므로, 한 번에 많이 만들어 놓고 희석하는 편이 정확합니다. 이 전략은 바로 아래 희석표에서 이어집니다.

1 M 원액에서 묽은 용액 만들기 (최종 100 mL)

정확히 달기 어려운 소량 대신 1M 원액을 만들어 두고 C₁V₁ = C₂V₂로 필요한 만큼 덜어 쓰는 방식입니다. 최종 부피를 100mL로 맞출 때 덜어야 할 원액 부피와 보충할 물(부피 합산 근사)은 다음과 같습니다.

마지막 열은 "원액 + 물 = 100mL"라고 가정한 근사입니다. 실제로는 덜어낸 원액을 부피 플라스크에 넣고 표선까지 물을 채우는 방식으로 만들기 때문에 물의 양을 따로 재는 일은 없습니다. 이 방법이면 1M 원액의 오차가 그대로 전달될 뿐, 매번 0.5844g 같은 작은 질량을 달 때의 상대 오차는 생기지 않습니다.

시나리오별 활용 예

고등학교 화학 실험(중화 적정 준비). 0.1M NaOH 1L를 만들려면 4g이 필요합니다. 그러나 고체 NaOH는 흡습성이 강해 달아 놓은 사이에도 무게가 변하므로, 이렇게 만든 용액은 "대략 0.1M"로 보고 표준 용액(예: 정확히 아는 농도의 산)으로 적정해 실제 농도를 결정하는 것이 관례입니다. 표준화한 뒤 얻은 농도를 라벨에 다시 적어 두세요.

식품·수산 분야의 염분 환산. 염도 약 3.5%(용액 1L당 약 35g)를 NaCl만으로 근사하면 0.599mol/L입니다. 실제 해수에는 여러 이온이 섞여 있으므로 이 값은 어디까지나 NaCl 단일 성분 환산이며, 염도 단위 변환은 염수 염도 변환기를 이용하세요. 또 계산기에 질량 4.5g, 부피 0.5L, 분자량 58.44를 넣으면 0.154M이 나오는데, 이는 1L당 9g인 0.9% 식염수와 같은 농도입니다.

진한 염산(액체 시약)으로 1M 용액 만들기. 시약병 라벨에 HCl 약 37%, 밀도 약 1.18g/mL라고 적혀 있다고 가정하면, 원액 몰농도는 10 × 1.18 × 37 ÷ 36.46 ≈ 12M입니다(10은 %를 g/L로 바꾸는 계수). 1M 500mL를 만들려면 500 ÷ 12 ≈ 41.8mL의 진한 염산이 필요합니다. 라벨의 퍼센트와 밀도는 제조 로트마다 조금씩 다를 수 있으므로 반드시 병에 적힌 값을 쓰고, 물을 먼저 넣은 용기에 산을 천천히 가하는 순서를 지키며 환기 장치 안에서 작업합니다. 이 도구는 고체 시약 기준이므로 액체 시약은 위 환산식으로 먼저 몰농도를 구한 뒤 희석 계산으로 이어 가세요.

저울 해상도와 분자량 반올림이 오차에 주는 영향

0.1M NaCl 100mL를 만들 때 필요한 질량은 0.5844g입니다. 눈금이 0.01g인 저울은 읽기 한 칸만 틀려도 상대 오차가 약 1.71%이고, 눈금이 0.0001g인 분석 저울이면 약 0.017%입니다. 반면 분자량을 58.5로 반올림해 쓰면 정확한 값 58.44와 약 0.1% 차이가 나서, 일상적 실험에서는 분자량 반올림보다 저울 해상도가 오차의 주된 원인이 되는 경우가 많습니다. 소량을 정밀하게 만들어야 한다면 큰 부피로 만든 원액을 희석하는 방법이 유리한 이유입니다.

유효숫자는 입력값 중 가장 적은 자릿수에 맞춰 보고하는 것이 일반적입니다. 예를 들어 질량 5.85g(유효숫자 3자리)으로 구한 0.2002M은 "0.200M" 정도로 쓰는 편이 정직합니다. 이 도구는 소수 넷째 자리까지 보여 주지만, 그 자릿수를 모두 신뢰할 수 있다는 뜻은 아닙니다.

결과를 이렇게 활용하세요

• 계산된 몰농도는 반응식의 몰비와 곱해 필요한 반응물 부피를 구할 때 그대로 씁니다(예: 같은 몰농도의 1가 산과 1가 염기를 1:1로 중화하면 같은 부피가 필요).
• 만든 용액에는 시약명, 화학식, 몰농도, 조제 날짜, 조제자를 라벨에 적고, 표준화를 거쳤다면 실측 농도를 따로 적습니다.
• 보관 기한이 있는 용액(수산화나트륨 용액, 일부 완충액)은 쓸 만큼만 만듭니다.
• 남은 용액의 폐기 방법은 시약별 MSDS와 소속 기관의 폐액 규정을 따릅니다. 하수구에 버려도 되는지는 시약마다 다릅니다.

이미 만든 용액을 희석하고 싶다면?

만들어진 용액을 더 낮은 농도로 희석할 때는 C₁V₁ = C₂V₂ 공식을 사용합니다. 희석 전후 농도와 부피 계산이 필요하다면 용액 희석 계산기를 함께 활용해 보세요. 퍼센트 농도와의 환산은 몰농도-퍼센트 농도 변환기, pH 환산은 pH-수소이온농도 변환기, 개념 정리는몰농도 가이드, 염분은 염수 염도 변환기에서 이어서 볼 수 있습니다.

자주 묻는 질문