용액의 조성을 표현하는 방법 중에 하나인
질량퍼센트(mass percentage)의 뜻을 알아보고
그 계산법을 이해하여
다른 농도로 전환하는 방법을 알아보자.
질량퍼센트(mass percentage) 란?
용액 내에서 각 성분의 물질을 질량 퍼센트로 정의한다.
즉,
용액 내의 어떤 성분의 질량을 용액의 총 질량으로 나누고
여기에 100%를 곱한 값이다.
단위는 wt% 표시하며,
wt는 weight(무게)의 알파벳 w와 t에서 따온 표시 단위이다.
질량퍼센트(mass percentage)의 장점과 단점
1. 장점
물질을 데우거나 식힐 때 질량은 변하지 않기 때문에
wt% 값은 온도에 의존하지 않는다.
※ 몰농도의 경우, 온도에 따라 부피가 변하므로 농도를 정확하게 계산하기 힘들다.
2. 단점
액체 용액을 만들 때, 부피가 아닌 중량에 의해 양을 측정해야 한다.
즉, wt %를 몰농도로 표현하기 위해서는 용액의 밀도를
알아야 한다.
[문제 1]
1) 20.0 g의 소금(NaCl)을 100.0 g의 물에 녹인 용액의 질량퍼센트(wt %)는?
[문제 풀이]
유효숫자 개수를 고려하면
정답 : 16.7 wt %
[문제 2]
2) 4.55 wt %의 NaCl 수용액이 있다.
NaCl 이 1.50 g을 포함하고 있는 용액의 질량은?
[문제 풀이]
4.55 wt %의 NaCl 수용액의 의미는
NaCl 이 물에 녹아 있는 용액의 wt % 값이 4.55 라는 것이다.
용액 100.0 g 이
NaCl 4.55 g 와 물 95.45 g 을 포함하고 있다는 뜻이다.
그러면 " NaCl 이 1.50 g을 포함하고 있는 용액의 질량 " 뜻은?
이 용액에서 NaCl 이 1.50 g 당(=1.50 g 이 들어있는)
용액의 질량이 얼마인지를 알고 싶다는 것이다.
즉,
4.55 g : 100.0 g = 1.50 g : X (1.50 g 들어 있는 용액의 질량)
정답 : 33.0 g
용액 33.0 g 에는 NaCl 1.50 g 이 포함되어 있다.
[문제 3]
3) 25.0 wt %의 황산(H2SO4) 수용액이 있다.
밀도는 25도에서 1.1783 g/ml 이다.(황산 몰질량 : 98.1g)
이 용액의 몰농도는 얼마인가?
[문제 풀이]
이전에 몰농도는 의미에 대해 알아보았다.
몰농도를 알려면 황산의 몰수(mol)와 용액의 리터수를 알아야 한다.
25 wt % 황산 수용액은
용액 100 g 이 황산 25.0 g 과 물 75.0 g 이 포함하고 있다는 뜻이다.
용액 100 g = 황산 25.0 g + 물 75.0 g
몰농도 단위로 계산해야 하므로
용액의 특정 부피에 녹아 있는 황산의 몰수를 알아야 한다.
즉,
용액 100 g 에 들어 있는 황산 25.0 g 에 대한 몰수를 구하면 된다.
1mol = 98.1 g
원하는 mol 단위를 남겨 놓기 위해 g 단위가
사라지도록 환산인자 개념을 적용한다.
그 다음,
밀도를 환산 인자로 사용하여 100.0 g 용액의 부피를 계산한다.
1 ml = 1.1783 g
몰농도에서는 용액의 부피는 단위가 L(리터)이기 때문에
환산 인자를 적용하여
1 L = 1,000 ml
이제 황산 용액의 몰농도를 계산하면
정답은
25.0 wt%인 황산 수용액의 몰농도는 3.00 M 이다.
문제 풀이를 자세히 제시한 이유는
계산 과정에 있어 환산 인자 적용 및 농도 개념이
불분명하여 오류를 범하기 쉽기 때문이다.
위의 풀이 과정을 참고하여 계산법에 익숙해지도록 하자.
방문 감사드립니다.
Written by K-Lab Zone (K-LZ)
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