적정 몰농도 계산기란?
이 계산기는 산–염기 적정이나 산화·환원 적정 데이터를 이용해 시료(분석 대상 용액)의 미지 농도, 즉 몰농도를 구해 줍니다. 당량점에서는 가해 준 적정액의 양이 시료에 들어 있는 물질의 양과 화학적으로 정확히 일치하기 때문에 \(M_a \cdot V_a \cdot n_a = M_b \cdot V_b \cdot n_b\) 관계가 성립합니다. 여기서 \(M_a\)와 \(M_b\)는 각각 시료와 적정액의 몰농도, \(V_a\)와 \(V_b\)는 각각의 부피, \(n_a\)와 \(n_b\)는 균형 잡힌 반응식에서 나오는 화학량론 계수입니다. 이 도구는 국가나 실험실 환경과 상관없이 모든 적정에 그대로 적용할 수 있는 보편적인 계산기입니다.
사용 방법
먼저 농도를 알고 있는 적정액의 몰농도(mol/L), 종말점에서 뷰렛으로 가해 준 적정액의 부피(mL), 그리고 플라스크에 피펫으로 넣은 시료의 부피(mL)를 입력하세요. 그다음 화학량론 계수 \(n_a\)와 \(n_b\)를 설정합니다. HCl + NaOH처럼 1:1로 반응하는 경우에는 두 계수가 모두 1입니다. H₂SO₄ + 2NaOH 반응에서는 산이 시료라면 산의 계수(\(n_a\))가 1, 염기의 계수 \(n_b\)는 2가 됩니다.
공식 풀이
몰수 = 몰농도 × 부피이므로, 당량점에서는 \(M_a \cdot V_a \cdot n_a = M_b \cdot V_b \cdot n_b\)가 성립합니다. 이 식을 미지의 시료 몰농도에 대해 정리하면 다음과 같이 됩니다.
$$M_a = \dfrac{M_b \cdot V_b \cdot n_a}{V_a \cdot n_b}$$
부피는 mL 단위로 입력해도 됩니다. 단위가 서로 약분되어 결국 \(V_b/V_a\)의 비율만 결과에 영향을 주기 때문입니다. 또한 이 계산기는 가해 준 적정액의 몰수(\(M_b \times V_b/1000\))와 그에 대응하는 시료의 반응 몰수까지 함께 알려 줍니다.
계산 예시
0.100 mol/L NaOH 25.0 mL가 1:1 반응으로 HCl 20.0 mL를 중화시켰다고 가정해 봅시다. 그러면 다음과 같이 됩니다.
$$M_a = \dfrac{0.100 \times 25.0 \times 1}{20.0 \times 1} = 0.125 \text{ mol/L}$$
즉, 이 HCl 용액의 농도는 0.125 M입니다.
자주 묻는 질문
부피를 꼭 리터(L) 단위로 넣어야 하나요? 아닙니다. \(V_a\)와 \(V_b\)를 같은 단위로만 입력하면 단위가 서로 약분되므로 결과는 정확합니다.
\(n_a\)와 \(n_b\)는 무엇인가요? 균형 잡힌 반응식에서 나오는 몰비 계수입니다. 이양성자산(diprotic acid)을 일양성자염기(monoprotic base)로 적정한다면 \(n_a=1\), \(n_b=2\)로 설정하세요.
산화·환원 적정에도 사용할 수 있나요? 네, 가능합니다. 이때는 전자 이동 화학량론을 기준으로 \(n_a\)와 \(n_b\)를 설정하면 됩니다.
