1. 포르말농도(formal concentration, F)
포르말농도는 용액 1L 중에 들어 있는 화학식량의 수로 나타내며 식량 농도라고도 한다. 물질의 화학식량(formula weight, FW)은 일화학식 단위의 질량을 말한다. AlCl3의 화학식량은 133.341이 다. 그러나 실제 분자는 Al2Cl6의 조성을 갖는 이합체로 존재하기 때문에, 대부분 비극성 유기 용매 중에서의 실제 분자량은 화학식량의 2배이다. 예를 들어, 1mol의 HBr을 물로 묽혀 1L를 만들었다 면, HBr의 포르말농도는 1F이다. 그러나, HBr 분자는 해리되었기 때문에 분자의 실제 농도는 거의 0에 가깝다. 포르말농도는 용액 내에서의 물질의 실제적인 조성과는 무관하고 녹아 있는 물질의 양과 관계가 있다. 이 용액의 농도는 1M이라고 하는 것보다는 1F라고 하는 것이 더 정확한 것이 다. 하지만 대부분의 경우에 있어서 포르말농도와 몰농도를 구별하지 않고 사용한다. 특정 화합물 에 대한 화학식을 완전히 알지 못한다면 진정한 몰농도는 거의 알 수 없지만, 포르말농도는 용액 중에 들어 있는 물질의 양을 무게를 달거나 또는 분석 방법에 의해 측정함으로써 알 수 있다. 이 러한 이유로 포르말농도를 분석농도(analytical concentration)라고도 한다.
2. 무게 백분율 또는 무게 퍼센트(weight percent, wt%)
퍼센트 농도라고도 하며 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 g수로서 %로 나타낸다. 혼합물이 나 용액 중에 함유된 성분(용질)의 백분율은 항상 무게 백분율 또는 무게 퍼센트로 나타낸다. 무게 백분율 = (용질의 질량 / 전체 용액 또는 혼합물의 질량) 100
3. 부피 백분율 또는 부피 퍼센트(volume percent, vol%)
무게 백분율과 함께 일반적인 조성 표시 방법은 부피 백분율 또는 부피 퍼센트이다. 용량 퍼 센트라고도 하며 용액 1,000mL 속에 녹아 있는 용질의 mL수로 그 용질의 부피백분율을 나타 낸다. 이는 부피와 관련이 있으므로 항상 온도가 중요한 변수가 된다. 단, 알코올이나 물처럼 혼합에 의해서 부피에 변화가 생기는 경우에는 혼합하기 전의 부피에 의해서 용액으로서의 1,000mL의 값을 정한다. 무게 백분율과의 혼란을 피하기 위해서는 무게 또는 부피의 단위를 명시해야 하지만, 단위가 생략되었을 경우는 항상 무게 백분율을 의미한다.
부피 백분율 = (용질의 부피 / 전체 용액의 부피) 100
4. 백만분율(parts per millon, ppm)과 십억분율(parts per billon, ppb)
시료 중에 함유된 극미량 성분의 농도는 백만분율 또는 십억분율로 표시한다. 이 술어는 백 만 그램 또는 십억 그램의 전체 용액 또는 혼합물 중에 함유되어 있는 물질의 그램 수를 의 미한다.
ppm = (물질의 질량 / 시료의 질량) 106
ppb = (물질의 질량 / 시료의 질량) 109
ppb = ppm 103
이 경우, 분자와 분모의 질량을 같은 단위로 표시해야 한다. 묽은 수용액의 밀도는 거의 1.00g/mL이므로, 비록 근사적이지만, 흔히 물 1g과 물 1mL는 같다고 한다. 그러므로, 1 ppm 은 1㎍/mL(= 1㎎/L)과 1ppb는 1ng/mL(= 1㎍/L)에 대응된다. 대기 중의 아황산가스 같이 극 미량으로 존재하지만 그 농도가 중요한 경우가 많다. 이들의 농도를 나타낼 때는 %로 나타내 지 않고 보통 ppm으로 나타낸다. ppm은 %와 마찬가지고 무게의 비율로 나타낼 수도 있고, 부피의 비유로 나타낼 수 있는데 별다른 언급이 없으면 고체일 때는 무게의 비율을 의미하고 용액일 때는 부피에 대한 무게의 비율을, 기체일 때는 부피에 대한 부피의 비율로 나타낸다. 혼란을 피하기 위하여 항상 단위를 표시하여야 한다. 그러나 이 ppm단위는 SI단위로 인정해 주지 않는다. 지금은 모든 과학적용어로는 ㎎/Kg이나 ㎎/L와 같이 표기하고 있다. 또한 1조분 의 1을 나타내는 단위로 ppt(parts per trillion)가 있으나 많이 사용되지는 않는다.
5. 노르말농도(normality, N)
노르말 농도는 용액(L)중에 녹아있는 용질의 g당량수로 정의되고 N으로 표시한다. 단위는 eq/L, meq/mL 또는 N으로 표시한다. 1당량(equivalent)은 아보가드로수의 반응 단위에 해당 되는 물질의 질량에 상당한다. 그러므로 어떤 물질 1당량은 다른 물질 1당량과 정확히 반응하 고, 당량은 반응성에 관련되며 반응의 종류에 따라 달라진다. 당량은 물질의 반응성에 따라 다르므로 반응의 종류에 따라 반응성이 달라지는 물질일 경우에는 노르말 농도를 표시하는 것이 좋다. 당량무게(equivalent weigh)는 화학식량을 반응단위수로 나눔으로써 얻어진다. 산 이나 염기에서는 반응단위 수는 산이 주거나 또는 염기와 반응하는 양성자(H+)수에 따라 결 정된다. 한편, 산화·환원 반응에서는 산화제에 의하여 받거나, 또는 환원제에 의하여 공급되 는 전자의 수에 의존하며 침전 또는 착물화 반응에서는 반응단위의 교환은 없으나, 분석성분 (보통 금속성분)과 반응시약과의 결합이 일어난다. 금속이온의 전하는 반응단위라고 생각할 수 있으며, 당량은 원자량을 전하로 나눈 값과 같다. 예를 들어, 황산은 2반응 단위의 양성자 를 가지며, 1몰마다 2당량의 양성자가 있다. 산·염기 반응이나 산화·환원반응에는 주로 노 르말 농도를 사용한다.
당량수(eq) = n 몰수 (n = H+, OH-, 또는 전자수)
= 용질의 무게 / 당량무게 (당량무게 = 분자량 / n)
노르말농도(eq/L) = 용질의 당량수(eq) / 용액의 부피(L)
(meq/mL) = 용질의 밀리당량수(meq) / 용액의 부피(mL)
몰농도를 알 때, 노르말농도 계산 방법: 노르말농도 = n 몰농도
포르말농도는 용액 1L 중에 들어 있는 화학식량의 수로 나타내며 식량 농도라고도 한다. 물질의 화학식량(formula weight, FW)은 일화학식 단위의 질량을 말한다. AlCl3의 화학식량은 133.341이 다. 그러나 실제 분자는 Al2Cl6의 조성을 갖는 이합체로 존재하기 때문에, 대부분 비극성 유기 용매 중에서의 실제 분자량은 화학식량의 2배이다. 예를 들어, 1mol의 HBr을 물로 묽혀 1L를 만들었다 면, HBr의 포르말농도는 1F이다. 그러나, HBr 분자는 해리되었기 때문에 분자의 실제 농도는 거의 0에 가깝다. 포르말농도는 용액 내에서의 물질의 실제적인 조성과는 무관하고 녹아 있는 물질의 양과 관계가 있다. 이 용액의 농도는 1M이라고 하는 것보다는 1F라고 하는 것이 더 정확한 것이 다. 하지만 대부분의 경우에 있어서 포르말농도와 몰농도를 구별하지 않고 사용한다. 특정 화합물 에 대한 화학식을 완전히 알지 못한다면 진정한 몰농도는 거의 알 수 없지만, 포르말농도는 용액 중에 들어 있는 물질의 양을 무게를 달거나 또는 분석 방법에 의해 측정함으로써 알 수 있다. 이 러한 이유로 포르말농도를 분석농도(analytical concentration)라고도 한다.
2. 무게 백분율 또는 무게 퍼센트(weight percent, wt%)
퍼센트 농도라고도 하며 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 g수로서 %로 나타낸다. 혼합물이 나 용액 중에 함유된 성분(용질)의 백분율은 항상 무게 백분율 또는 무게 퍼센트로 나타낸다. 무게 백분율 = (용질의 질량 / 전체 용액 또는 혼합물의 질량) 100
3. 부피 백분율 또는 부피 퍼센트(volume percent, vol%)
무게 백분율과 함께 일반적인 조성 표시 방법은 부피 백분율 또는 부피 퍼센트이다. 용량 퍼 센트라고도 하며 용액 1,000mL 속에 녹아 있는 용질의 mL수로 그 용질의 부피백분율을 나타 낸다. 이는 부피와 관련이 있으므로 항상 온도가 중요한 변수가 된다. 단, 알코올이나 물처럼 혼합에 의해서 부피에 변화가 생기는 경우에는 혼합하기 전의 부피에 의해서 용액으로서의 1,000mL의 값을 정한다. 무게 백분율과의 혼란을 피하기 위해서는 무게 또는 부피의 단위를 명시해야 하지만, 단위가 생략되었을 경우는 항상 무게 백분율을 의미한다.
부피 백분율 = (용질의 부피 / 전체 용액의 부피) 100
4. 백만분율(parts per millon, ppm)과 십억분율(parts per billon, ppb)
시료 중에 함유된 극미량 성분의 농도는 백만분율 또는 십억분율로 표시한다. 이 술어는 백 만 그램 또는 십억 그램의 전체 용액 또는 혼합물 중에 함유되어 있는 물질의 그램 수를 의 미한다.
ppm = (물질의 질량 / 시료의 질량) 106
ppb = (물질의 질량 / 시료의 질량) 109
ppb = ppm 103
이 경우, 분자와 분모의 질량을 같은 단위로 표시해야 한다. 묽은 수용액의 밀도는 거의 1.00g/mL이므로, 비록 근사적이지만, 흔히 물 1g과 물 1mL는 같다고 한다. 그러므로, 1 ppm 은 1㎍/mL(= 1㎎/L)과 1ppb는 1ng/mL(= 1㎍/L)에 대응된다. 대기 중의 아황산가스 같이 극 미량으로 존재하지만 그 농도가 중요한 경우가 많다. 이들의 농도를 나타낼 때는 %로 나타내 지 않고 보통 ppm으로 나타낸다. ppm은 %와 마찬가지고 무게의 비율로 나타낼 수도 있고, 부피의 비유로 나타낼 수 있는데 별다른 언급이 없으면 고체일 때는 무게의 비율을 의미하고 용액일 때는 부피에 대한 무게의 비율을, 기체일 때는 부피에 대한 부피의 비율로 나타낸다. 혼란을 피하기 위하여 항상 단위를 표시하여야 한다. 그러나 이 ppm단위는 SI단위로 인정해 주지 않는다. 지금은 모든 과학적용어로는 ㎎/Kg이나 ㎎/L와 같이 표기하고 있다. 또한 1조분 의 1을 나타내는 단위로 ppt(parts per trillion)가 있으나 많이 사용되지는 않는다.
5. 노르말농도(normality, N)
노르말 농도는 용액(L)중에 녹아있는 용질의 g당량수로 정의되고 N으로 표시한다. 단위는 eq/L, meq/mL 또는 N으로 표시한다. 1당량(equivalent)은 아보가드로수의 반응 단위에 해당 되는 물질의 질량에 상당한다. 그러므로 어떤 물질 1당량은 다른 물질 1당량과 정확히 반응하 고, 당량은 반응성에 관련되며 반응의 종류에 따라 달라진다. 당량은 물질의 반응성에 따라 다르므로 반응의 종류에 따라 반응성이 달라지는 물질일 경우에는 노르말 농도를 표시하는 것이 좋다. 당량무게(equivalent weigh)는 화학식량을 반응단위수로 나눔으로써 얻어진다. 산 이나 염기에서는 반응단위 수는 산이 주거나 또는 염기와 반응하는 양성자(H+)수에 따라 결 정된다. 한편, 산화·환원 반응에서는 산화제에 의하여 받거나, 또는 환원제에 의하여 공급되 는 전자의 수에 의존하며 침전 또는 착물화 반응에서는 반응단위의 교환은 없으나, 분석성분 (보통 금속성분)과 반응시약과의 결합이 일어난다. 금속이온의 전하는 반응단위라고 생각할 수 있으며, 당량은 원자량을 전하로 나눈 값과 같다. 예를 들어, 황산은 2반응 단위의 양성자 를 가지며, 1몰마다 2당량의 양성자가 있다. 산·염기 반응이나 산화·환원반응에는 주로 노 르말 농도를 사용한다.
당량수(eq) = n 몰수 (n = H+, OH-, 또는 전자수)
= 용질의 무게 / 당량무게 (당량무게 = 분자량 / n)
노르말농도(eq/L) = 용질의 당량수(eq) / 용액의 부피(L)
(meq/mL) = 용질의 밀리당량수(meq) / 용액의 부피(mL)
몰농도를 알 때, 노르말농도 계산 방법: 노르말농도 = n 몰농도
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