화학 양론적 계산

화학 양론적 계산

 

1. 기본개념

∙Avogadro 수 = 정확히 12 g 의 탄소(C-12)내의 탄소 원자의 수 = 6.022 x 1023

∙Mole: Avogadro 수만큼의 원자 혹은 분자.

∙g atomic weight (g 원자량) : 원자 1몰의 질량 [g/몰, mg/몰, g/mmole, 등]

∙g molecular weight (g 분자량) : 분자 1몰의 질량 [g/몰, mg/몰, g/mmole, 등]

∙g formular weight (g 분자식량) : 분자식 1몰의 질량 [g/몰, mg/몰, g/mmole, 등]

 

※ Molecule로 존재하지 않는 이온성 물질 (산, 염기, 염, 등)에 대해서는 “molecular weight” 보다는 “formular weight”이 더 정확한 표현이다.

※ "Formular weight"은 molecule로 존재하든 안하든 모두 cover 하므로 “molecular weight” 보다 더 넓게 이용된다.

 

2. 용액의 농도

1). Molarity (몰농도)

 

2). Normality (노르말농도)

∙ eq (당량) = 아보가드로수만큼의 반응단위를 제공하는 물질의 질량.

∙ See Number of equivalents (eq)=

Number of milliequivalents (meq)=

∙주어진 물질의 eq의 수 (당량 수) 계산 - see eqns

∙n = [eq/mol], 1몰 당 eq의 개수, 반응의 종류에 따라 다르다.

 

(1) 산-염기 반응: n = 물질 1 몰 중 H+ 또는 OH- 의 몰수.

① HCl 1 몰 (35.45g/mol) 중 H+ 1 mol 함유 ⇨ n=1 ⇨ eq.wt. =35.45g/eq

② NaOH 1 mol (40.00g/mol) 중 OH- 1 mol 함유 ⇨ n=1 ⇨ eq.wt. = 40.00 g/eq

③ H2SO4 1몰은 H+ 2몰 함유 n=2 ⇨ 1 eq. wt. =

 

3). Formality (화학식량농도)

∙용액에서 분자로 존재하지 않는 이온성 물질 (산, 염기, 염, 등)에 사용.

∙formality(F)는 molarity(M)와 같다.

∙F 농도는 전체 분석농도(total analytical concentration)사용되고 M 농도는 평형농도에 사용

 

4). Molality(m), 몰랄농도

∙정의=용매 1000g 에 녹은 용질의 몰수 온도에 변하지 않음

 

<밀도계산(density calculation)>

∙상품용 산 및 염기는 %로 농도표시, 이로부터 필요한 M농도로 용액을 조제하기 위해서는 밀도가 필요.

∙Density(밀도): 주워진 온도에서 단위 부피당 무게

 

Specific gravity (비중): 두 용매 또는 용액의 밀도의 비.

일반적으로, 4℃의 물의 밀도를 기준, 비중은 단위가 없음

4℃에서 물의 밀도=1.00000 g/mL. 따라서 4℃에서는 용액의 비중=용액의 밀도.

20℃에서 물의 밀도=0.99823 g/mL. 따라서 20℃에서는 용액의 밀도=비중x0.99823 g/mL

 

∙예제

풀이: c-H2SO4의 농도 = 0.940 g황산/g용액∙1.831 g용액/mL용액∙1몰 황산/98.1g황산∙1000 mL용액/1L용액 = 17.5 몰 황산/L 용액 ⇒ 17.5 M 용액.

0.1M 용액 1000 mL 내의 황산의 몰수와 같은 몰수를 취해서 물로 희석해야 한다.

Remember? 밀리몰수= M∙mL

17.5∙x = 0.1∙1000 ⇒ x = 5.71 mL 즉 진한 황산 5.71 mL를 취하여 전체가 1000 mL 가 되게 물로 희석한다.

 

<분석 및 평형농도>

∙ Analytical concentration (분석농도) = Cx 로,

Equilibrium concentration, (평형농도) = [X] 로 구분.

∙예-1: HOAc ⇆ H+ + OAc-

0.10M-x x x

CHOAc = 0.10M, 평형농도 [HOAc] = 0.10 - x

 

∙예-2: 1 M CaCl2를 물에 녹이면 평형에서 0 M CaCl2, Ca2+=1 M, Cl-=2 M 생성

⇒ CCaCl2=1 M, [CaCl2]=0, [Ca2+]=1 M, [Cl-]=2 M