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[스크랩] 몰농도, 노르말농도, 퍼센트농도, 몰랄농도

작성자송광택|작성시간13.08.08|조회수1,733 목록 댓글 0

 

 

%    농도 (%) =  용질 질량(g) ×100  (용액의 질량과 용질의 질량을 알때)

                        용액 질량(g) 

퍼센트 농도는 부피에 관계없는 값이므로 온도나 압력이 바뀌어도 농도가 바뀌지 않는다는 장점이 있고, 계산이 매우 쉬운 편이다. 그렇지만 용질의 종류마다 분자량이 다름에도 불구하고 단순히 질량만을 고려하기 때문에 입자 수에 대한 비교가 어렵다

 

몰    농도[Molarity] (M) = 용질 몰수(mol)  (온도가 같을 때 ∵액체의 경우 부피 측정이 질량 측정보다 용이)

                        용액 부피(L)             

 

 용액 1ℓ 속에 함유되어 있는 용질의 몰수로 나타낸 농도. mol/ℓ, 또는 기호 M으로 표시한다. 실험실 등에서도 용량몰농도에 의한 표시가 가장 널리 사용된다.

 

노르말 농도 (N) = 몰농도 x 가수

규정농도 ·당량농도라고도 한다. 용액 1ℓ 속에 녹아 있는 용질의 g당량수로 나타내며, N으로 표시한다.  산 ·알칼리중화반응 또는 산화제환원제의 산화 ·환원반응의 계산 등에 널리 이용된다.

물질의 반응과 관련된 전자의 몰 수 또는 수소이온이나 수산화이온의 몰수를 기준으로 하는 단위(당량)를 사용하여 계산하는 농도를 노르말 농도라고 한다.
이 때 당량은,
1) 산화-환원반응에서는 전자 1mol
2) 산-염기 반응에서는 수소이온이나 수산화이온 1mol과 반응하거나 생성해내는 물질의 양으로 정의된다.

 

몰랄 농도[molality] (m) = 용질 몰수(mol) (온도에 따라 농도가 변하지 않아야 하는 경우, 이때 반응입자수도 반영 )             

                        용매 질량(kg)                 

 

 용매 1000 g에 녹아 있는 용질의 몰수로 나타낸 농도.
기호는 m으로 표시한다. 1,000g의 용매에 1몰의 용질을 포함하는 용액은 1몰랄농도이다. 이 농도는 라울의 법칙이나 삼투압 측정 등에 이용된다.  또, 용액 1ℓ 속에 함유되어 있는 용질을 그램 식량으로 나타낸 농도를 화학식량농도라고 하며, 기호는 F로 표시한다

 

* 용매, 용질, 용액

용매 : 녹이는 물질

용질 : 녹아 들어가는 물질

용액 : 서로 다른 순물질이 균일하게 섞여 있는 혼합물

 

☆ M(몰 농도)×V(부피) = mole(몰수)

 

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많은 물질이 1:1 몰비로 반응하지 않으므로 같은 몰 농도의 용액이 반응할때의 부피는 1:1이 아니다.
이때 당량과 노르말농도의 개념을 도입하면 1:1몰비 반응에 대한 몰농도 계산과 유사한 계산을 할수 있다.
이를위해 노르말농도(N)을 사용하게 된다.
용액의 노르말 농도는 용액 1리터당 물질의 당량(equivalent)수이다.
.........eq ....meq
N = ---- = ------
.........L .......mL
정량분석에서 유용한 농도의 단위로는 노르말농도(N)가 있다.
1노르말의용액은 1당량/L를 포함한다.

그럼 1당량은 무엇인가?

1당량은 아보가드로수의 반응단위에 해당하는 물질의 질량에 상당하며,

따라서 당량수는 몰수와 분자 또는 원자마다의 반응단위수와의 곱으로 주어진다.

그럼 당량무게는 무엇인가?

화학식량을 반응단위수로 나눔으로써 얻어진다.

산이나 염기에서 반응단위수는 산이주거나 염기와 반응하는 양성자(H+)수에따라 결정된다.
한편 산화-환원 반응에서는 산화제에 의해 받거나 또는 환원제에 의해 공급되는 전자의 수에 의존된다.
예로 황산(H2SO4)은 2반응단위의 양성자를 가지며, 1몰마다 2당량의 양성자가 있다.
따라서 당량무게는 98.08g/mol / 2eq/mol = 49.04g/eq 로써
황산용액의 노르말 농도는 그 몰농도의 2배와 같다.

우선
.............................무게(g)
당량수(eq) = ------------------ = 노르말농도(eq/L) X 부피(L)
............................당량(g/eq)

위식 당량수에서 볼수 있듯이 노르말농도의 단위는 eq/L 이다.

좀더 쉽게 내 나름대로 생각해본다면

노르말농도는 g/L / g/eq = eq/L 이다.

그래서 위에서 살펴본경우에 황산용액의 노르말 농도는 그 몰농도의 2배와 같다라고했는데,

그것은 내 나름대로의 생각을 비추어 보면 쉽게 이해가 된다.

자 생각해보자.

노르말농도에서 필자는 g/L / g/eq = eq/L 라고 했다.

위식에서 g/eq는 바로 "당량무게"이다. -->당량무게는 나누어 주는 항에 들어가죠.

그렇다면 황산용액의 경우 당량무게가 49.04 g/eq 이므로 아랫변에 나누어 주는것은
1몰보다 2배가 적은 값이므로 노르말농도에선 아래와 같이 되겠죠

당연히 황산용액의 노르말농도는 그 몰농도의 2배입니다.

예제) 다음 물질의 당량무게를 구하여라
H2C204
당량무게 = g/eq = 90.04/2 =45.02g/eq

당량을 계산하기 위하여 당량무게가 반드시 필요한것은 아니다.
그래서 몰수와 당량수간을 변화시키는 화학량론적 인자 n (unit of eq/mol)을 사용할 필요가 있다.

당량수 = 몰수 x n(eq/mol)

N (eq/L) = M (mol/L) X n(eq/mol)

당량무게를 결정하기 위해서 산화수와 변화보다는 완결된 환원 반쪽반응을 사용해야한다.

산화-화원반응에서는 산화수에만 의존하지 않고 균형된 반쪽 반응을 이용할수있다.
중크롬산 이온이 Cr3+ 로 환원되는 반쪽 반응에서

Cr2O72- + 14H+ +6e- --> 2Cr3+ + 7H2O

여기서 n=6 ( 6전자/mol Cr2O7-)이다. 0.1몰 용액의 농도는
0.1M X 6 (eq/mol) = 0.6N

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노르말농도란?

 

1L 용액 속에 녹아 있는 용질의 그람 당량수를 노르말 농도(Normality)라고 하며, 당량(當量)은 어떤 원소가 산소 8.00량이나 수소 1.008량과 결합 또는 치환하는 양을 의미합니다.
1N=1eq/L으로 표기되며, 1eq(equivalent, 당량)는 당량에 g을 붙인값입니다.
Ca의 당량이 20(일반교재 당량 참조)이므로 1eq(당량)의 질량은 20g이며, 1N 용액이란 1eq/L로써 용액 1L에 1eq 즉, 20g의 가 들어있는 용액을 의미합니다.
Ca 1mole은 2eq Ca이며, 1epm=1me/L 즉 1eq=1000me라고 표기하기도 합니다.

우선 과망간산 칼륨의 분자식을 뜯어 보겠습니다.

 

 

KMnO4의 당량(가수)가 5인 이유

 

K(칼륨)이 +1가 입니다. Mn(망간)은 +2가 입니다.

그리고 O(산소)는 -2가 입니다.

KMnO4이므로 (+1)+(+2)+(-2)*4= -5가 됩니다.

그래서 -5가 이고 5당량이라고 할 수 있습니다.

즉 KMnO4    1mol (몰농도)  은 5N(노르말농도)   이며    5당량의 ( + )산화수를

소모시킬수 있는 능력이 있습니다..

수질이나 화학쪽을 공부하시는 것 같은데 더 궁금하신 사항이 있으시다면

http://cafe.daum.net/ducksungcokr 로 오셔서 궁금한거 물어보세요~

아 그리고 산화수가 궁금하시면 주기율표를 다시 찾아보세요~

 

 

M과 N의 관계

알고 계신대로 "당량=원자량/원자가" 이지요.
그러니까 황산은 당량이 49가 맞고, 수산화나트륨은 40이 맞겠지요
흔히 말하는 당량은 그람당량을 말합니다. 그람당량을 줄여서 당량이라고 말하는 것이지요. 그람몰을 줄여서 몰이라고 하는것과 마찬가지 입니다.
황산에서 2라고 하는 것은 이온의 가수를 말하는 것입니다. 황산은 2가, 수산화나트륨은 1가 이지요
노르말농도는 용액 1리터에 녹아있는 용질의 그람당량수를 말합니다.
참고로 몰농도는 용액 1리터에 녹아있는 용질의 그람몰수 이고요.
그러면 몰농도와 노르말 농도의 관계는 이렇게 되겠지요
노르말농도 = 몰농도 * 가수

 

 

여러가지 당량 계산식

 

 

examples>

KMnO4     1M=5N

HCl           1M=1N

H2SO4     1M=2N

H3PO4     1M=3N

 

 

출처 :  http://blog.naver.com/pell_mell/20012193964 , 네이버 지식in

           [공중보건학연습], 전국보건관리학교수협의회, 지구문화사

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1M 은 용액 1리터에 포함된 용질의 몰수를 의미

1N 은 용액 1리터에 포함된 용질의 g당량수를 의미

ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ

NaCl 용액을 0.4M(몰농도)로 만든다면...

NaCl 0.4몰... 0.4 * (35.5+23)g/mol 이므로 23.4g

그러니깐 1리터짜리 용기에 염화나트륨 23.4g 을 넣고 증류수를

 

 1리터 선까지 채워 넣으면 된다.

 이렇게 몰농도는 쉽게 대답이 되지만..

노르말농도에는 당량이라는 개념이 나온다

여기서 당량은 산염기의 당량을 이야기하는데

노르말농도는 주료 산 ·알칼리의 중화반응 또는 산화제와 환원제의

 

산화 ·환원반응의 계산 등에 널리 이용되는 개념이다

염산처럼 수소이온이 하나있는 경우는 몰농도와 같은 개념이 된다.

수소이온이 두개있는경우...

황산이 가장 흔한 예이다

황산의 경우 두개의 수소 이온이 있으므로

황산의 1당량은 98(황산의 몰질량) ÷ 2 = 49g이 된다.

예로 황산용액을 3N 으로 만든다면

1리터짜리 용기에 황산 156g (49g * 3 = 156g)을 넣고 증류수를

 

1리터선까지 채원넣으면 될꺼같지만 그렇게 하면 위험하다.

황산같은 강산으로 용액을 만들때는 증류수에 황산을 넣어야

 

위험하지 않다.

그러니깐 증류수를 1리터용기안에 0.5리터 정도 넣고

 

황산 156g을 넣은후에

증류수를 1리터 선까지 채워넣으면 3N의 황산용액 완성

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35% 의 염산은 몇 몰(또는 노르말) 농도인지, 그리고 어떻게 1노르말, 0.2노르말 농도의

 

염산을 만드는 건지 자세히 가르쳐주세요

 

일단 35% 염산 용액이 질량기준인지 부피 기준인지 아셔야 합니다.

보통 파는 시약이라면 질량 기준입니다.

즉 35g의 HCl 이 65g의 물에 녹아 있는 형태입니다.

 

HCl의 분자량은 36.5 이고, 물의 분자량은 18 입니다.

따라서 HCl  35g 은 35/36.5 몰이 되겠지요.

그러면 이 용액 100g에는 35/36.5 몰의 HCl이 녹아 있는 것이겠지요.

이를 먼저 몰농도로 환산하려면 용액의 밀도가 있어야 합니다.

(편의상 y g/cm3 라고 밀도를 정하겠습니다.)

몰 농도는 용질의 몰수 / 용액 1 리터 이렇게 정의되니까요.

 

주어진 용액을 가지고 계산한다면

HCl  0.97몰 / 용액 100g   X 용액의 밀도 (y g/cm3) = (0.97 y) mol /  100 cm3

= (9.7 y) mol/ 1000 cm3 이렇게 되겠지요.

 

따라서 주어진 35% 염산용액은 9.7 y 몰농도가 됩니다. (뒤의 몰/1000 cm3 가 몰농도)

제가 알기로 염산용액의 밀도는 거의 1g/cm3 에 가깝습니다.

따라서 35% 염산용액은 9.7 몰농도가 됩니다.

 

그런 다음 몰농도와 노르말 농도의 차이를 아셔야 합니다.

노르말 농도는 주로 산화 환원과 관련되어 쓰는 농도로 용액에서 산, 염기가 녹았을 때

얼마만큼의 효과를 내는지를 알려주는 척도로 사용됩니다.

쉽게 말해 HCl이 녹으면 H+ 와 Cl- 가 되므로 H+ 하나가 나오는 반면

H2SO4는 H+ 2개와(SO4) 2- 한개가 나오므로 산의 세기가 두배가 됩니다.

따라서 이를 반영한 척도가 노르말 농도 입니다.

HCl의 경우 H+가 한개 나오므로 노르말 농도 = 몰 농도 입니다.

반면 황산(H2SO4)의 경우 H+가 2개 나오므로 노르말 농도 = 몰농도 X 2 가 됩니다.

 

따라서 주어진 염산 용액은 9.7 노르말농도 용액임을 알 수 있습니다.

이제 1  노르말 농도, 0.2 노르말 농도 용액을 만드는 것은 비례식으로 하실 수 있습니다.

 

9.7 노르말 농도 용액을 10ml를 취했다고 한다면

여기에 z 밀리리터 만큼의 물을 더해서 1 노르말 농도 용액을 만든다고 해봅시다.

9.7 노르말 농도 = 9.7 몰농도 = 9.7 몰 / 1000 ml 이므로

10 ml에는 0.097 몰의 HCl 이 있습니다.

 

0.097 몰 HCl : (10 + z) = 1 몰 HCl : 1000ml

 

이렇게 식이 되겠지요.

그러면 z에 해당되는 첨가되는 물의 양을 알 수 있습니다.

0.2도 마찬가지로 만드시면 되구요.

 

 

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