홍라이프 계산기적정 농도 계산 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
적정은 농도를 아는 용액(적정액)을 일정 부피의 미지 용액(분석 시료)에 넣어 반응이 정확히 끝나는 지점을 찾는 실험입니다. 끝나는 지점은 지시약의 색 변화나 pH·전위의 급격한 변화로 확인합니다. 이 계산기는 뷰렛에서 읽은 적정액 부피로 시료의 농도를 구하고, 사용한 적정액의 몰수도 보여 줍니다.
계산 방법
C_a = C_t × V_t × r ÷ V_a
- C_t: 적정액 농도(M), V_t: 종말점까지 넣은 적정액 부피(mL)
- V_a: 시료 부피(mL). V_t와 V_a가 모두 mL이므로 단위가 서로 지워집니다.
- r: 균형 반응식의 몰비(시료 : 적정액), 즉 적정액 1몰당 시료 몰수
- 적정액 몰수 = C_t × V_t ÷ 1000
원리
당량점에서는 넣은 적정액의 몰수와 시료의 몰수가 균형 반응식의 비율과 정확히 맞습니다. 적정액의 몰수는 C_t × V_t이고, 여기에 r을 곱하면 시료의 몰수, 시료 부피로 나누면 농도가 됩니다. HCl과 NaOH는 몰비가 1이고, 황산을 NaOH로 적정하면 H₂SO₄ 1몰이 NaOH 2몰과 반응하므로 0.5입니다. 실제로 관찰하는 종말점은 당량점에 최대한 가까워야 하므로, 알맞은 pH에서 색이 바뀌는 지시약을 골라야 합니다.
예제 풀이
기본값은 C_t = 0.1 M, V_t = 24.5 mL, V_a = 25 mL, r = 1입니다.
- 적정액 몰수: 0.1 × 24.5 ÷ 1000 = 0.00245 mol
- 시료 몰수: 0.00245 × 1 = 0.00245 mol
- 시료 농도: 0.1 × 24.5 × 1 ÷ 25 = 0.098 M
| 시료 부피 (mL) | 시료 농도 (M) |
|---|---|
| 6.25 | 0.392 |
| 12.5 | 0.196 |
| 18.8 | 0.1306666667 |
| 25 | 0.098 |
| 31.2 | 0.0784 |
| 37.5 | 0.0653333333 |
| 50 | 0.049 |
결과 해석
적정액이 25 mL보다 적게 들었으므로 시료는 적정액보다 조금 묽습니다. 두세 번의 결과가 잘 일치할 때까지(교육용 실험에서는 흔히 0.1 mL 이내) 반복하고 평균을 냅니다. 적정액 부피가 뷰렛 눈금 범위의 중간쯤일 때 상대 정밀도가 가장 좋습니다.
흔한 실수
- 이양성자산이나 과망가니즈산 칼륨 같은 산화·환원 적정에서 몰비를 잘못 쓰는 것
- 메니스커스 위쪽을 읽거나 비스듬히 읽어 시차가 생기는 것
- 대략 맞춰 본 첫 번째 적정값을 평균에 넣는 것
- 적정액을 표정하지 않는 것. NaOH 용액은 이산화탄소를 흡수해 농도가 변합니다.
자주 묻는 질문
황산을 NaOH로 적정할 때 몰비는 얼마인가요?
H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O이므로 r = 0.5입니다.
종말점과 당량점은 어떻게 다른가요?
당량점은 이론적인 화학량론 지점이고, 종말점은 지시약이나 기기가 그 지점을 알려 주는 실제 관찰점입니다.
지시약은 어떻게 고르나요?
변색 범위에 당량점의 pH가 들어가는 지시약을 고릅니다. 약산을 강염기로 적정할 때는 페놀프탈레인이 대표적입니다.
출처: Harris, D. C., Quantitative Chemical Analysis, W. H. Freeman · Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., Crouch, S. R., Fundamentals of Analytical Chemistry, Cengage