최종 업데이트: 2026-07-01

몰분율 이해하기

몰분율은 혼합물의 조성을 물질의 양으로 나타낸 값이다. 어떤 성분에 대해, 그 성분의 몰수를 존재하는 모든 성분의 전체 몰수로 나눈 값으로 정의된다. 분자와 분모가 모두 몰 단위이므로 몰분율은 무차원이며 항상 0에서 1 사이에 있다. 증기압에 관한 라울 법칙과 부분압에 관한 돌턴 법칙에 직접 등장하는 농도 척도이다.

몰분율 공식

$$x_i = \frac{n_i}{n_{\text{total}}} = \frac{n_i}{n_A + n_B + n_C + \cdots}$$

여기서 $n_i$는 성분 $i$의 몰수이고 $n_{\text{total}}$은 모든 성분의 몰수 합이다. 같은 성분의 몰백분율은 몰분율에 100을 곱한 값이다.

용어	기호	의미
몰분율	$x_i$	전체에서 차지하는 비율(0~1)
성분 몰수	$n_i$	한 성분의 몰수
전체 몰수	$n_{\text{total}}$	모든 성분의 몰수 합

핵심 성질로, 모든 성분의 몰분율 합은 정확히 1이 된다.

$$x_A + x_B + x_C + \cdots = 1$$

마찬가지로 몰백분율의 합은 100이다. 이는 조성 계산을 빠르게 검산하는 방법이 된다.

예제 풀이

어떤 기체 혼합물이 산소 2 mol과 질소 8 mol을 포함한다. 각 기체의 몰분율을 구한다.

$$\begin{aligned} n_{\text{total}} &= 2 + 8 \\ &= 10\ \text{mol} \\ x_{\text{O}_2} &= \frac{n_{\text{O}_2}}{n_{\text{total}}} = \frac{2}{10} \\ &= 0.20 \\ x_{\text{N}_2} &= \frac{n_{\text{N}_2}}{n_{\text{total}}} = \frac{8}{10} \\ &= 0.80 \end{aligned}$$

산소의 몰분율은 0.20(20 mol %), 질소의 몰분율은 0.80(80 mol %)이다. 예상대로 두 분율의 합은 1이다.

세 번째 성분 추가하기

몰분율은 성분 수에 상관없이 확장되며, 분모의 전체 값만 커진다. 위 혼합물에 아르곤 1 mol을 더해 O₂ 2 mol, N₂ 8 mol, Ar 1 mol이 된 경우를 생각해 본다.

$$\begin{aligned} n_{\text{total}} &= 2 + 8 + 1 \\ &= 11\ \text{mol} \\ x_{\text{Ar}} &= \frac{1}{11} \\ &\approx 0.091 \end{aligned}$$

산소 분율은 $2 \div 11 \approx 0.182$, 질소 분율은 $8 \div 11 \approx 0.727$이 되며, 세 분율의 합은 여전히 1이다.

총괄성 및 기체 법칙에서의 몰분율

몰분율은 여러 물리 법칙에서 조성을 나타내는 자연스러운 변수이다. 라울 법칙에서는 용액 위 용매의 증기압이 순수 용매의 증기압에 용매의 몰분율을 곱한 값과 같다. 돌턴 법칙에서는 혼합 기체 중 어떤 기체의 부분압이 그 기체의 몰분율에 전체 압력을 곱한 값과 같다. 두 법칙 모두 질량이 아니라 입자 수를 세므로, 조성은 질량 분율이 아니라 몰분율로 나타내야 한다. 이러한 응용은 몰 농도 계산, 라울의 법칙 계산기, 돌턴의 부분 압력 법칙 계산기에서 자세히 다룬다.

질량에서 몰로 환산하기

조성은 몰이 아니라 질량으로 주어지는 경우가 많다. 질량으로부터 몰분율을 구하려면 먼저 몰질량 $M$을 이용해 각 질량을 몰로 환산한다.

$$n_i = \frac{m_i}{M_i}$$

그런 다음 그 몰수에 몰분율 공식을 적용한다. 예를 들어 에탄올 46 g(몰질량 46 g/mol)은 1 mol이고 물 54 g(몰질량 18 g/mol)은 3 mol이므로, 에탄올의 몰분율은 $1 \div (1 + 3) = 0.25$이다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

몰분율 공식은 무엇입니까?

한 성분의 몰분율은 그 성분의 몰수를 모든 성분의 전체 몰수로 나눈 값입니다. xᵢ = nᵢ ÷ n(전체). A와 B의 혼합물에서는 xₐ = nₐ ÷ (nₐ + n_b)입니다. 몰분율은 무차원이며 항상 0에서 1 사이에 있습니다.

몰분율과 몰백분율은 어떻게 다릅니까?

몰분율은 0에서 1 사이의 값이고, 몰백분율은 같은 값에 100을 곱한 것으로 0에서 100까지입니다. 몰분율 0.20은 몰백분율 20에 해당합니다. 몰백분율은 대체로 더 직관적으로 읽히는 반면, 몰분율은 라울 법칙과 돌턴의 부분압 법칙에서 직접 사용되는 형태입니다.

몰분율의 합은 항상 1이 됩니까?

그렇습니다. 각 몰분율은 같은 전체에 대한 비율이므로 모든 성분의 몰분율 합은 정확히 1이 되고(몰백분율의 합은 100), 이는 유용한 검산이 됩니다. 계산된 몰분율의 합이 1이 아니면 어떤 입력값이 잘못 입력된 것입니다.

세 번째 성분은 어떻게 처리합니까?

성분 C 칸에 그 몰수를 입력하면 전체 몰수와 모든 몰분율이 이를 포함하여 갱신됩니다. 성분 C를 0으로 두면 두 성분 혼합물이 되며, 세 번째 몰분율은 0이 되어 나머지 성분에 영향을 주지 않습니다.