중화 반응 계산기란?
이 계산기는 등가 관계식 \(\text{M}_a \cdot \text{V}_a \cdot \text{n}_a = \text{M}_b \cdot \text{V}_b \cdot \text{n}_b\)를 이용해 산-염기 중화 및 적정 문제를 풀어줍니다. 당량점(중화점)에서는 산이 내놓는 수소 이온(H⁺)의 몰수와 염기가 내놓는 수산화 이온(OH⁻)의 몰수가 정확히 같아집니다. 여섯 개의 값 중 다섯 개를 입력하면 나머지 농도나 부피를 자동으로 구해 줍니다. 특정 국가에 국한되지 않는 보편적인 화학 도구로, 어디에서나 그대로 사용할 수 있습니다.
사용 방법
이미 알고 있는 산과 염기의 몰농도(M)와 부피(mL)를 입력하세요. \(\text{n}_{acid}\)와 \(\text{n}_{base}\)는 한 화학식 단위당 반응에 참여하는 양성자(또는 수산화 이온)의 개수입니다. 예를 들어 HCl은 n=1, H₂SO₄는 n=2, Ca(OH)₂는 n=2입니다. 드롭다운에서 구하고 싶은 값을 선택하면 결과가 표시됩니다. 부피 단위는 서로 상쇄되므로 mL로 넣으면 mL로 답이 나옵니다.
공식 풀이
몰수 = 농도 × 부피이므로, 산은 \(\text{M}_a \cdot \text{V}_a\) 몰을 제공하고 각각이 \(\text{n}_a\)개의 양성자를 방출합니다. 산이 내놓는 양성자의 몰수를 염기가 내놓는 수산화 이온의 몰수와 같다고 놓으면 등가식이 됩니다. 염기의 부피를 구하도록 정리하면 다음과 같습니다:
$$\text{V}_b = \frac{\text{M}_a \cdot \text{V}_a \cdot \text{n}_a}{\text{M}_b \cdot \text{n}_b}$$
예제 풀이
0.10 M HCl 25 mL를 중화하려면 0.10 M NaOH가 얼마나 필요할까요? 두 물질 모두 n=1입니다. $$\text{V}_b = \frac{0.10 \times 25 \times 1}{0.10 \times 1} = 25 \text{ mL}$$ 이번에는 0.10 M H₂SO₄ 25 mL(n=2)를 0.10 M NaOH(n=1)로 중화해 봅시다: $$\text{V}_b = \frac{0.10 \times 25 \times 2}{0.10 \times 1} = 50 \text{ mL}$$ 이양성자산은 양성자를 두 배로 내놓기 때문입니다.
자주 묻는 질문
n이 무엇인가요? 한 화학식 단위당 이온화되는 H⁺(산의 경우) 또는 OH⁻(염기의 경우)의 개수입니다. 산의 가수(원자가)나 염기도라고도 부릅니다.
꼭 mL를 써야 하나요? 아닙니다. 산과 염기에 같은 단위를 사용하기만 하면 어떤 부피 단위든 괜찮습니다. 답도 입력한 것과 같은 단위로 나옵니다.
pH도 계산해 주나요? 아닙니다. 이 계산기는 완전 중화(당량점)에 필요한 부피와 농도를 구할 뿐, 그 결과로 생기는 pH는 계산하지 않습니다.
