화학적 농도 : 표현, 단위, 몰 랄리 티 - 화학 - 2026

화학 농도는 용액에서 용질의 상대적인 양의 수치를 측정한다. 이 측정은 용매 또는 용액의 양 또는 부피에 대한 용질의 비율을 농도 단위로 나타냅니다. "농도"라는 용어는 존재하는 용질의 양과 관련이 있습니다. 용액은 용질이 많을수록 더 농축됩니다.

이 단위는 용액 또는 화학 물질의 질량 및 / 또는 부피의 크기를 고려할 때 물리적 일 수 있으며, 용질의 농도가 Avogadro의 수를 기준으로하여 몰 또는 등가물로 표현 될 때.

Wikimedia Commons의 Leiem 작성

따라서 분자 또는 원자량과 Avogadro의 수를 사용하여 주어진 용질의 농도를 표현할 때 물리적 단위를 화학적 단위로 변환 할 수 있습니다. 따라서 모든 단위를 동일한 솔루션으로 변환 할 수 있습니다.

희석 및 농축 용액

농도가 매우 묽거나 농축되어 있는지 어떻게 알 수 있습니까? 관능 또는 화학적 특성의 발현으로 언뜻보기에; 즉, 감각이 인식하거나 측정 할 수있는 것입니다.

상단 이미지는 중크롬산 칼륨 (K ₂ Cr ₂ O ₇ ) 농도의 희석을 보여 주며 주황색을 나타냅니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 농도가 희석되어 더 많은 솔벤트가 추가됨에 따라 색상의 강도가 어떻게 감소하는지 확인할 수 있습니다.

이 희석은 이러한 방식으로 농축 된 농도에서 희석 된 농도를 얻을 수있게합니다. 색상 (및 주황색 코어의 다른 "숨겨진"속성)은 물리적 또는 화학적 단위에서 농도와 동일한 방식으로 변경됩니다.

그러나 화학 농도 단위는 무엇입니까? 그중에는 용액의 몰 농도 또는 몰 농도가 있으며, 이는 용액의 총 부피 (리터)로 용질의 몰을 관련시킵니다.

또한 molality 또는 molal 농도라고도 불리는데, 이는 용질의 몰을 나타내지 만 정확히 1kg 인 용매 또는 용매의 표준화 된 양에 포함되어 있습니다.

이 용매는 순수 할 수 있거나 용액에 둘 이상의 용매가 포함 된 경우 molality는 용매 혼합물 1kg 당 용질의 몰수가됩니다.

그리고 화학 농도의 세 번째 단위는 용액의 리터당 용질의 화학적 등가물 수를 나타내는 용액의 정상 또는 정상 농도입니다.

정규성이 표현되는 단위는 리터당 등가 (Eq / L)이며 의학에서 인간 혈청의 전해질 농도는 리터당 밀리 당량 (mEq / L)으로 표시됩니다.

집중력을 표현하는 방법

용액의 농도는 용어와 단위 자체가 매우 다양하더라도이 값의 척도를 표현하는 데 사용할 수있는 세 가지 주요 방법으로 표시 할 수 있습니다. 정 성적 설명, 정량적 표기법 및 용어 분류 용해도.

작업하는 언어와 상황에 따라 혼합의 농도를 표현하는 세 가지 방법 중 하나가 선택됩니다.

질적 설명

주로 비공식적이고 비전문적 인 언어로 사용되는 혼합물의 농도에 대한 정 성적 설명은 용액의 농도 수준을 일반화 된 방식으로 나타내는 형용사의 형태로 표현됩니다.

따라서 정 성적 설명에 따른 최소 농도 수준은 "희석"용액의 농도이고 최대 농도는 "농축"수준입니다.

용액의 총 부피에 대한 함수로서 용액의 용질 비율이 매우 낮을 때 희석 용액을 말합니다. 용액을 희석하려면 용매를 더 추가하거나 용질을 줄이는 방법을 찾으십시오.

이제 우리는 용액의 총 부피에 대한 함수로서 용질의 비율이 높은 농축 용액에 대해 이야기합니다. 용액을 농축하려면 용질을 더 추가하거나 용매의 양을 줄이십시오.

이러한 의미에서이 분류는 수학적 측정이 부족할뿐만 아니라 경험적 품질 (과학적인 테스트없이 시각적 특징, 냄새 및 맛에 기인 할 수 있음) 때문에 정 성적 설명이라고합니다.

용해도에 따른 분류

농도의 용해도는 온도, 압력 및 용해되거나 현탁액에있는 물질과 같은 조건에 따라 용액이 보유하는 최대 용질 용량을 나타냅니다.

용액은 측정시 용해 된 용질의 수준에 따라 불포화, 포화, 과포화 용액의 세 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다.

-불포화 용액은 용해 할 수있는 용액보다 적은 양의 용질을 포함하는 용액입니다. 이 경우 용액이 최대 농도에 도달하지 않았습니다.

-포화 용액은 특정 온도에서 용매에 가능한 최대량의 용질이 용해 된 용액입니다. 이 경우 두 물질 사이에 평형이 있으며 용액은 더 많은 용질을 수용 할 수 없습니다 (침전 할 것이기 때문에).

-과포화 용액은 평형 조건에서 허용되는 용액보다 더 많은 용질을 가지고 있습니다. 이것은 포화 용액을 가열하여 정상보다 더 많은 용질을 추가함으로써 달성됩니다. 일단 차가워지면 용질이 자동으로 침전되지 않지만 불안정성으로 인해 장애가 발생할 수 있습니다.

양적 표기법

기술 또는 과학 분야에서 사용할 솔루션을 연구 할 때 정확한 질량 및 / 또는 부피 값에 따라 농도를 설명하는 단위로 측정하고 표현하는 정밀도가 필요합니다.

이것이 정량적 표기법으로 용액의 농도를 표현하는 데 사용되는 일련의 단위가 사용되는 이유입니다.이 단위는 물리적 및 화학적으로 나뉘고 차례로 자체 세분화됩니다.

물리적 농도의 단위는 백분율로 표시되는 "상대 농도"의 단위입니다. 백분율 농도를 표현하는 방법에는 질량 백분율, 부피 백분율 및 질량 부피 백분율의 세 가지가 있습니다.

대신 화학 농도의 단위는 몰량, 그램 당량, 백만 분율 및 용액에 대한 용질의 기타 특성을 기반으로합니다.

이 단위는 농도를 측정 할 때 높은 정밀도로 인해 가장 일반적이며 이러한 이유로 일반적으로 화학 용액으로 작업 할 때 알고 싶은 단위입니다.

농도 단위

이전 섹션에서 설명했듯이 용액 농도를 정량적으로 특성화 할 때 계산은이 목적을 위해 기존 단위에 의해 관리되어야합니다.

마찬가지로 농도 단위는 상대 농도, 희석 농도, 몰 기준 및 추가 농도 단위로 나뉩니다.

상대 농도 단위

상대 농도는 이전 섹션에서 명명 한 바와 같이 백분율로 표현 된 농도입니다. 이러한 단위는 질량-질량 백분율, 부피-부피 백분율 및 질량-부피 백분율로 나뉘며 다음과 같이 계산됩니다.

-% 질량 = 용질의 질량 (g) / 총 용액의 질량 (g) x 100

-% 부피 = 용질 부피 (ml) / 총 용액 부피 (ml) x 100

-% 질량 / 부피 = 용질의 질량 (g) / 총 용액의 부피 (ml) x 100

이 경우 전체 용액의 질량 또는 부피를 계산하려면 용질의 질량 또는 부피와 용매의 부피를 더해야합니다.

희석 농도 단위

묽은 농도의 단위는 묽은 용액 내에서 미량 형태의 매우 작은 농도를 표현하는 데 사용되는 단위입니다. 이러한 장치의 가장 일반적인 용도는 공기를 오염시키는 물질과 같이 다른 가스에 용해 된 가스의 흔적을 찾는 것입니다.

이러한 단위는 백만 분율 (ppm), 십억 분율 (ppb) 및 1 조 분율 (ppt)의 형태로 나열되며 다음과 같이 표현됩니다.

-ppm = 1mg 용질 / 1L 용액

-ppb = 1 μg 용질 / 1 L 용액

-ppt = 1ng 용질 / 1L 용액

이 표현에서 mg은 밀리그램 (0.001g), μg는 마이크로 그램 (0.000001g), ng는 나노 그램 (0.000000001g)과 같습니다. 이러한 단위는 볼륨 / 볼륨으로도 표현할 수 있습니다.

몰의 함수로서의 농도 단위

몰을 기준으로 한 농도 단위는 몰 분율, 몰 퍼센트, 몰 농도 및 몰 농도의 단위입니다 (후자의 두 가지는 기사 끝에서 더 잘 설명 됨).

물질의 몰 분율은 전체 분자 또는 원자의 함수로서 모든 구성 분자 (또는 원자)의 분율입니다. 다음과 같이 계산됩니다.

X _A = 물질 A의 몰수 / 용액의 총 몰수

이 절차는 X _A + X _B + X _C … 의 합이 1과 같아야 한다는 점을 고려하여 용액의 다른 물질에 대해 반복됩니다 .

몰 백분율은 백분율 로만 X _A 와 유사한 방식으로 작동합니다 .

A의 몰 퍼센트 = X _A x 100 %

마지막 섹션에서는 몰 농도와 몰랄 농도에 대해 자세히 설명합니다.

형식과 정규성

마지막으로, 현재 사용되지 않는 두 가지 집중 단위가 있습니다 : 형식과 정상입니다.

용액의 형식은 총 용액 리터당 중량-공식-그램의 수를 나타냅니다. 다음과 같이 표현됩니다.

F = 아니요. PFG / L 솔루션

이 표현에서 PFG는 그램으로 표현되는 물질의 각 원자의 무게와 같습니다.

대신 정규성은 아래와 같이 용질 당량 수를 용액 리터로 나눈 값을 나타냅니다.

N = 용질 당량 그램 / L 용액

상기 식에서, 용질의 g 당량은 몰수 H에 의해 계산 될 수 ⁺ , OH ^- 분자의 종류에 따라, 또는 다른 방법.

몰 농도

용질의 몰 농도 또는 몰 농도는 용액 1 리터 (L)에 포함 된 용질 (n)의 몰을 표현하거나 관련시키는 화학적 농도의 단위입니다.

몰 농도는 대문자 M으로 지정되며 용질 (n)의 몰을 결정하기 위해 용질의 그램 (g)을 용질의 분자량 (MW)으로 나눕니다.

마찬가지로 용질의 분자량 MW는 용질을 형성하기 위해 결합하는 비율을 고려하여 화학 원소의 원자량 (PA) 또는 원자 질량의 합에서 구합니다. 따라서 서로 다른 용질에는 자체 PM이 있습니다 (항상 그런 것은 아닙니다).

이러한 정의는 해당 계산을 수행하는 데 사용되는 다음 공식으로 요약됩니다.

몰 농도 : M = n (용질 몰) / V (용액 리터)

몰 수 : n = 용질 g / 용질 MW

연습 1

250 mL의 물에 녹인 45g의 Ca (OH) ₂ 로 준비된 용액의 몰 농도를 계산합니다 .

가장 먼저 계산할 것은 Ca (OH) ₂ (수산화칼슘) 의 분자량 입니다. 화학식에 따르면이 화합물은 칼슘 양이온과 두 개의 하이드 록실 음이온으로 구성됩니다. 여기서 종보다 적거나 더 많은 전자의 무게는 무시할 수 있으므로 원자 무게를 취합니다.

출처 : Gabriel Bolívar

용질의 몰 수는 다음과 같습니다.

n = 45g / (74g / 몰)

n = 0.61 몰의 Ca (OH) ₂

0.61 몰의 용질이 얻어 지지만이 몰이 250 mL의 용액에 용해되어 있다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 몰 농도의 정의는 리터 또는 1000 mL의 몰이므로, 해당 용액의 1000 mL에있는 몰을 계산하려면 3의 간단한 규칙을 만들어야합니다.

250 mL의 용액에 => 0.61 몰의 용질이있는 경우

1000 mL의 용액에 => x 몇 몰이 있습니까?

x = (0.61 mol) (1000 mL) / 250 mL

X = 2.44M (몰 / L)

또 다른 방법

공식을 적용하기 위해 몰을 구하는 다른 방법은 250mL를 리터로 가져 가야하며 또한 3 개의 규칙을 적용해야합니다.

1000ml => 1 리터 인 경우

250 ml => x 몇 리터입니까?

x = (250 mL) (1 L) / 1000 mL

x = 0.25L

그런 다음 Molarity 공식에서 대체하십시오.

M = (0.61 mol의 용질) / (0.25 L의 용액)

M = 2.44 몰 / L

연습 2

HCl 용액이 2.5M이라는 것은 무엇을 의미합니까?

HCl 용액은 2.5 몰, 즉 1 리터에 2.5 몰의 염산이 용해되어 있습니다.

표준

정규성 또는 등가 농도는 대문자 N으로 지정된 용액의 화학 농도 단위입니다. 이 농도 단위는 용질의 반응성을 나타내며 용질의 당량 수 (Eq)를 리터로 표시된 용액의 부피로 나눈 것과 같습니다.

N = Eq / L

당량의 수 (Eq)는 용질의 그램을 당량 (PEq)으로 나눈 것과 같습니다.

Eq = g 용질 / PEq

당량 또는 그람 당량이라고도하는 당량은 용질의 분자량을 구하고 방정식에서 요약 할 목적으로 델타 제타 (ΔZ)라고하는 등가 인자로 나누어 계산합니다.

PEq = PM / ΔZ

계산

정규성 계산은 용질 또는 반응성 종이 참여하는 화학 반응의 유형에 따라 달라지는 등가 계수 또는 ΔZ에서 매우 구체적인 변화를 갖습니다. 이 변형의 일부 사례는 아래에서 언급 할 수 있습니다.

이 산 또는 염기 인 - 언제, ΔZ 또는 동등한 요소는, 수소 이온의 수 (H 동일 할 것이다 ⁺ ) 또는 수산기 OH ^- 용질을 가지고있다. 예를 들어, 황산 (H ₂ SO ₄ )은 2 개의 산성 양성자를 가지고 있기 때문에 2 개의 당량을가집니다.

-산화 환원 반응의 경우 ΔZ는 특정 경우에 따라 산화 또는 환원 과정에 관여하는 전자 수에 해당합니다. 여기서 화학 방정식의 균형과 반응 사양이 작용합니다.

-또한,이 등가 계수 또는 ΔZ는 침전으로 분류 된 반응에서 침전되는 이온의 수에 해당합니다.

연습 1

1.3 L의 용액에서 발견 된 Na ₂ SO ₄ 185g의 정규성을 결정합니다 .

이 용액에서 용질의 분자량은 먼저 계산됩니다.

출처 : Gabriel Bolívar

두 번째 단계는 등가 계수 또는 ΔZ를 계산하는 것입니다. 이 경우 황산나트륨이 염이기 때문에 양이온 또는 금속 Na ⁺ 의 원자가 또는 전하 ^{가 고려되며} , 여기에 염 또는 용질의 화학식의 아래 첨자 인 2가 곱해집니다.

Na ₂ SO ₄ => ∆Z = 발렌시아 양이온 x 아래 첨자

∆Z = 1 x 2

등가 무게를 얻기 위해 각각의 방정식으로 대체됩니다.

PEq = (142.039g / mol) / (2 Eq / mol)

PEq = 71.02g / Eq

그런 다음 또 다른 간단한 계산에 의존하여 등가물 수를 계산할 수 있습니다.

Eq = (185g) / (71.02g / Eq)

등가물 수 = 2.605 Eq

마지막으로, 필요한 모든 데이터를 사용하여 이제 정의에 따라 대체하여 정규성을 계산합니다.

N = 2.605 Eq / 1.3L

N = 2.0 N

Molality

Molality는 소문자 m으로 지정되며 용매 1kg에 존재하는 용질의 몰수와 같습니다. 몰랄 농도라고도하며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

m = 용질 몰 / 용매 Kg

몰 농도는 용액 1 리터에 포함 된 용질의 몰 비율을 설정하는 반면, 몰 농도는 1kg의 용매에 존재하는 용질의 몰과 관련됩니다.

용액이 하나 이상의 용매로 준비되는 경우, molality는 용매 혼합물 1kg 당 동일한 몰의 용질을 표현합니다.

연습 1

150 g의 자당 (C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ )을 300 g의 물과 혼합하여 제조 된 용액의 몰랄도를 결정합니다 .

이 용액에서 용질의 몰을 계산하기 위해 먼저 자당의 분자량을 결정합니다.

출처 : Gabriel Bolívar

자당의 몰수는 다음과 같이 계산됩니다.

n = (150g 자당) / (342.109g / mol)

n = 0.438 몰의 자당

그런 다음 최종 공식을 적용하기 위해 용매 그램을 킬로그램으로 변환합니다.

그런 다음 대체 :

m = 0.438 몰의 자당 / 0.3 킬로그램의 물

m = 1.46 mol C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ / Kg H ₂ O

현재 몰 랄리 티의 최종 표현에 대한 논쟁이 있지만이 결과는 다음과 같이 표현할 수도 있습니다.

1.26 m C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ 또는 1.26 molal

용질과 용매의 질량이 온도 나 압력의 영향으로 인해 약간의 변동이나 불명확 한 변화를 겪지 않기 때문에 몰랄 농도로 용액의 농도를 표현하는 것이 때때로 유리한 것으로 간주됩니다. 기체 용질 용액에서 발생합니다.

또한, 특정 용질을 지칭하는이 농도 단위는 용액에 다른 용질이 존재하더라도 변함이 없음을 지적합니다.

화학적 농도에 대한 권장 사항 및 중요 참고 사항

용액의 부피는 항상 용매의 부피보다 큽니다.

솔루션 연습이 해결됨에 따라 용액의 부피를 마치 용매의 부피처럼 해석하는 오류가 발생합니다. 예를 들어, 가루 초콜릿 1g을 물 1 리터에 녹이면 용액의 부피는 물 1 리터의 부피와 같지 않습니다.

왜 안돼? 용질은 항상 용매 분자 사이의 공간을 차지하기 때문입니다. 용매가 용질에 대해 높은 친 화성을 가질 때, 용해 후 부피 변화는 무시할 수 있거나 무시할 수 있습니다.

그러나 그렇지 않은 경우 용질의 양이 많으면 부피의 변화를 고려해야합니다. 이런 식으로 : Vsolvent + Vsolute = Vsolution. 희석 된 용액 또는 용질의 양이 적은 경우에만 유효합니다. Vsolvent = Vsolution.

이 오류는 특히 액체 용질로 작업 할 때 염두에 두어야합니다. 예를 들어, 초콜릿 가루를 녹이는 대신 꿀을 알코올에 녹이면 추가 된 꿀의 양이 용액의 총 부피에 현저한 영향을 미칩니다.

따라서 이러한 경우 용질의 부피를 용매의 부피에 추가해야합니다.

몰 농도의 유용성

-농축 용액의 몰 농도를 알면 간단한 공식 M1V1 = M2V2를 사용하여 희석 계산을 수행 할 수 있습니다. 여기서 M1은 용액의 초기 몰 농도에 해당하고 M2는 용액에서 준비 할 용액의 몰 농도에 해당합니다. M1과 함께.

-용액의 몰 농도를 알면 다음 공식을 사용하여 그 정규성을 쉽게 계산할 수 있습니다. 정규성 = 등가 수 x M

공식은 기억되지 않지만 단위 또는 정의는

그러나 농도 계산과 관련된 모든 방정식을 기억하려고 할 때 때때로 기억이 실패합니다. 이를 위해 각 개념에 대한 명확한 정의를 갖는 것이 매우 유용합니다.

정의에서 시작하여 단위는 결정될 항목에 해당하는 단위를 표현하기 위해 변환 계수를 사용하여 작성됩니다.

예를 들어, 몰 랄리 티가 있고이를 정상으로 전환하려면 다음과 같이 진행하십시오.

(mol / Kg 용매) x (kg / 1000g) (g 용매 / mL) (mL 용매 / mL 용액) (1000mL / L) (Eq / mol)

(g 용매 / mL)는 용매의 밀도입니다. 용어 (mL 용매 / mL 용액)는 용액의 부피가 실제로 용매에 해당하는 정도를 나타냅니다. 많은 연습에서이 마지막 항은 실제적인 이유로 1과 동일하지만 완전히 사실은 아닙니다.

참고 문헌

1. 입문 Chemistry- 1 ^일 캐나다 판. 농도의 정량 단위. 11 장 솔루션. 출처 : opentextbc.ca
2. Wikipedia. (2018). 동등한 농도. 출처 : en.wikipedia.org
3. PharmaFactz. (2018). 어금니는 무엇입니까? 출처 : pharmafactz.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. 화학. (8 판). CENGAGE Learning, p 101-103, 512, 513.
5. 수성 솔루션-몰 농도. 출처 : chem.ucla.edu
6. Quimicas.net (2018). 정규성의 예. 출처 : quimicas.net.