농도

1 정의

액체나 혼합기체와 같은 용액을 구성하는 성분의 양(量)의 정도. 용액이 얼마나 진하고 묽은지를 수치적으로 나타내는 방법이다. 일상적으로는 퍼센트 농도나 ppm(mg/L)를 주로 사용하나, 화학에서는 질량보다는 입자의 수가 중요한 경우가 많다.

2 종류

농도에는 여러가지 종류가 있다

2.1 질량 퍼센트 농도

용질의 질량 / 용액의 질량 * 100

wt%, 또는 그냥 %로 나타낸다. 온도와 질량은 무관하므로, 온도에 따른 용해도 차를 이용한 석출량을 구할 때 사용한다.

2.2 부피 퍼센트 농도

용질의 부피 / 용액의 부피 * 100

vol%로 나타내거나 %로 쓴 뒤 따로 표기를 해 준다.

2.3 비율을 나타내는 농도

2.3.1 백만분율(ppm)

parts per million, 즉 100만 개당 개수로 비율를 나타내는 것이다. 일반적으로 %로 나타내기는 작은 상황에 자주 사용하며(공기 중 CO2농도 등) 개수 비 뿐만 아니라 무게 비 등도 ppm으로 나타낼 수 있다.

2.3.2 십억분율(ppb)

parts per billion, 즉 10억 개당 개수로 비율를 나타내는 것이다. 일반적으로 ppm으로 나타내기에도 작은 비율을 나타낼 때 주로 사용하며(공기중 오존 농도 등) 개수 비 뿐만 아니라 무게 비 등도 ppb로 나타낼 수 있다.

2.4 몰 농도(molarity)

용질의 mol수 / 용액의 부피(L)

mol/L 혹은 간단하게 M으로 나타낸다. 특별한 일이 없는 한 화학에서 주로 사용되는 농도 단위. 분모에 들어가는 용액의 부피가 온도에 따라 바뀐다는 문제가 있지만 대부분의 실험이 실온에서 진행된다는 점, 그리고 무엇보다도 편하다는 점 때문에 많이 쓰인다.

2.5 몰랄 농도(molality)

용질의 mol수 / 용매의 질량(kg)

mol/kg 나 간단하게 m으로 나타낸다. 위에서 설명했듯이 용액의 온도가 변하면 열팽창으로 인해 용액의 부피가 변해 몰 농도가 변하므로, 온도가 변하는 상황에서 사용한다. 대표적으로 용액의 총괄성 중 하나인 끓는점 오름을 나타낼 때 사용된다.

2.6 노르말 농도

몰농도 * 당량

용액 1 L 속에 녹아 있는 용질의 당량을 나타낸 농도를 의미하며, N으로 나타낸다. 산이나 염기 수용액을 다룰 때 주로 사용하며, 내놓는/받는 수소 이온의 수, 즉 당량을 표현하는 농도다. 1M 염산은 1N이지만, 1M 황산은 2N, 1M 인산은 3N이라고 생각하면 편하다. 학부 때는 쓸 일이 거의 없으나 웬만한 연구 현장에서는 몰농도보다 많이 쓰인다.

2.7 몰분율

특정 성분의 몰수 / 전체 성분의 몰수

두 성분 이상으로 된 혼합물에서 한 성분의 농도를 나타내는 방법. 한 성분의 몰수와 모든 성분의 몰수의 총합과의 비율로 나타낸다. 용액에서 각 성분의 몰분율의 합은 항상 1이다. 단위는 없으며 주로 그리스 문자 Χ(카이)로 나타낸다. 이상기체의 경우 몰분율과 부분압이 큰 관련(혼합 기체에서 각 성분 기체의 부분 압력은 전체 압력과 몰 분율에 비례)이 있기 때문에 기체를 다룰 때 많이 사용하게 된다.