분자설

요약 기체반응의 법칙을 설명하기 위해 도입된 가설로 원자 몇 개로 이루어진 입자, 즉 분자의 개념을 주장한 이론.

분자설과 아보가드로의 가설

분자설의 탄생

돌턴이 질량 보존의 법칙과 일정성분비의 법칙을 설명하기 위해 원자설을 제안하였고, 그 후 1805년 게이뤼삭의 기체반응의 법칙을 발견하였다. 그런데 기체반응의 법칙을 돌턴의 원자설로 설명하는 것은 모순이 되었다. 따라서 새로운 가설이 필요하게 되었으며 아보가드로에 의해 '분자설'이 제안되었다.

  ⅰ. 기체는 분자라는 입자로 이루어져 있다.

  ⅱ. 분자는 원자 몇 개가 결합하여 이루어진 입자이다.

  ⅲ. 모든 기체는 같은 온도와 압력에서, 같은 부피 속에 같은 개수의 분자를 포함한다.

이렇게 제안된 가설에 의해 기체반응의 법칙은 훌륭하게 설명되었고 이 가설이 사실로 확인되어 아보가드로의 법칙이 탄생하게 되었다.

분자설로 설명하는 암모니아 생성 모형

아래의 그림은 질소와 수소가 1:3 의 부피비로 반응하여 암모니아 2부피를 생성하는 모형이다.

1부피의 모형상자 안에 질소, 수소, 암모니아가 각각 3분자씩 그려져 있다. 이것은 분자설의 입장에서 기체가 몇 개의 원자로 결합된 분자라는 입자이며 같은 부피 내 기체의 종류에 관계없이 같은 수의 분자가 들어 있음을 설명하고 있으며 이 가설에 의해 기체반응의 법칙도 잘 나타내고 있다.

아보가드로의 법칙

아보가드로에 따르면 모든 기체는 온도와 압력이 같을 때 같은 부피 속에 같은 수의 분자가 들어 있다. 실제로 기체는 0℃, 1기압(표준상태)에서 기체 분자 1몰이 차지하는 부피는 기체의 종류에 관계없이 항상 22.4L를 차지한다. 여기에서 1몰이란 원자, 분자 및 이온과 같이 작은 수를 세는 단위로 6.02×10²³을 말하며 이 수를 특히 아보가드로의 수라고 한다. 즉, 분자량이 2인 수소 기체나, 수소 분자량의 22배인 이산화탄소 기체 1몰의 부피는 같다는 것이다.