최종 업데이트: 2026-06-16

돌턴 법칙 이해하기

반응하지 않는 기체 혼합물에서 각 성분은 다른 기체가 없는 것처럼 용기 벽을 밀어붙입니다. 돌턴 법칙은 이 개별 기여를 모두 더합니다:

한 성분이 기여하는 압력이 그 성분의 부분 압력입니다. 온도와 부피가 일정할 때 압력이 몰수에 비례하므로, 성분의 부분 압력은 단순히 그 몰분율에 전체 압력을 곱한 값입니다:

몰분율 $x_i$는 한 성분의 몰수를 혼합물의 총 몰수로 나눈 값이므로 모든 몰분율은 0과 1 사이에 있고, 그 합은 1입니다.

예제

해수면의 건조 공기는 전체 압력이 약 1 atm이고 몰 기준으로 대략 21%가 산소이므로 산소의 몰분율은 $x = 0.21$입니다. 그 부분 압력은 다음과 같습니다:

이제 법칙을 거꾸로 적용해 봅시다. 부분 압력이 0.5 atm으로 측정되고 몰분율이 0.25로 알려진 기체는 전체 압력이 다음과 같은 혼합물에 속합니다:

압력에서 조성 읽기

$P_i = x_i P_{total}$이 $x_i = P_i / P_{total}$로 정리되므로, 성분의 부분 압력 대 전체 압력의 비가 곧 그 몰분율입니다. 따라서 부분 압력을 측정하면 무게를 재지 않고도 조성을 직접 측정하는 셈입니다.

마지막 열의 부분 압력들을 더하면 1 atm 전체로 돌아오는데, 이것이 돌턴 법칙을 다시 말한 것입니다.

기체가 독립적으로 행동하는 이유

이 법칙이 성립하는 까닭은 이상 기체의 분자들이 충돌 사이에는 서로를 무시할 만큼 멀리 떨어져 있기 때문입니다. 각 화학종은 전체 부피를 채우고 자신의 분자 수에만 의해 정해지는 비율로 벽과 충돌하므로, 그 압력은 같은 공간을 공유하는 다른 기체가 아니라 자신의 몰수에만 의존합니다. 이 가정은 보통의 압력에서는 잘 성립하지만, 분자들이 상호작용할 만큼 가까이 밀집하는 고압이나 저온에서는 약해져 단순한 합이 점차 어긋나기 시작합니다.