산-염기 중화적정. 시료 농도 계산. aMV = bM’V’
산-염기 중화적정. 당량점(중화점) 부피 계산
산-염기 중화 반응의 본질, 즉
산-염기 중화 반응의 알짜 반응은
H^+(aq) + OH^-(aq) → H2O(l)
이다.
따라서
중화 적정을 통해,
시료의 농도를 계산하거나,
또는 표준용액의 소비 부피(mL)를 계산할 때는
산에 들어있는 H^+ 이온의 몰수와
염기에 들어있는 OH^- 이온의 몰수가
서로 같다는 사실을 이용하면 된다. 즉,
H^+ 이온과 반응하는 OH^- 이온의 몰수, 또는
OH^- 이온과 반응하는 H^+ 이온의 몰수는
서로 같다는 사실을 이용하면 된다.
만약 HCl과 같은 1가산이면,
HCl(aq) → H^+(aq) + Cl^-(aq)
“산의 몰수 = H^+ 이온의 몰수” 이고,
만약 NaOH와 같은 1가염기이면,
NaOH(aq) → Na^+(aq) + OH^-(aq)
“염기의 몰수 = OH^- 이온의 몰수” 이고,
“몰농도(mol/L) × 부피(L) = 몰수(mol)” 이므로,
다음과 같은 관계가 성립된다.
▶ 산의 몰농도 × 산의 부피 = 염기의 몰농도 × 염기의 부피
▶ H^+ 이온의 몰수 = OH^- 이온의 몰수
따라서 다음과 같은 공식을 만들 수 있다.
▶ MV = M’V’
> M(산 농도) × V(산 부피) = M’(염기 농도) × V’(염기 부피)
[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/11568 ] HCl 50 mL를 중화시키는데 0.125 M NaOH가 28.41 mL 소모되었다. 산의 몰농도를 구하라.
[참고] 확장된 공식
산-염기 중화 반응은
산 물질 자체(전체)와
염기 물질 자체가 반응하는 것이 아니다.
산에서 이온화된 H^+ 이온과
염기에서 이온화된 OH^- 이온이
반응하는 것이 중화 반응이다.
[ H^+(aq) + OH^-(aq) → H2O(l) ]
따라서
산-염기 중화 반응을 해석할 때는
산에서 이온화되어 생성되는 H^+ 이온의 몰수와
염기에서 이온화되어 생성되는 OH^- 이온의 몰수가
각각 얼마인지를 파악해야 된다.
이 작업을 간단한 공식으로 만든 것이 다음 식이다.
▶ aMV = bM’V’
> a, b는 균형 맞춘 반응식에서 상대방 물질의 계수
> 또는 a, b는 각 물질의 당량수
( 참고: 당량수 https://ywpop.tistory.com/4105 )
> 즉, a는 산이 이온화되어 내놓는 H^+ 이온의 개수이고,
b는 염기가 이온화되어 내놓는 OH^- 이온의 개수이다.
▶ a × M × V = H^+ 이온의 mol수
> (H^+ 이온의 개수) × (mol/L) × (L) = mol
> 산의 당량수 × 산의 몰농도 × 산의 부피 = 산의 eq수
> (eq/mol) × (mol/L) × (L) = eq
▶ b × M’ × V’ = OH^- 이온의 mol수
> (OH^- 이온의 개수) × (mol/L) × (L) = mol
> 염기의 당량수 × 염기의 몰농도 × 염기의 부피 = 염기의 eq수
> (eq/mol) × (mol/L) × (L) = eq
[참고] 산의 a값과 염기의 b값
> HCl(aq) → H^+(aq) + Cl^-(aq) ... a = 1
> HNO3(aq) → H^+(aq) + NO3^-(aq) ... a = 1
> H2SO4(aq) → 2H^+(aq) + SO4^2-(aq) ... a = 2
> H3PO4(aq) → 3H^+(aq) + PO4^3-(aq) ... a = 3
> NaOH(aq) → Na^+(aq) + OH^-(aq) ... b = 1
> KOH(aq) → K^+(aq) + OH^-(aq) ... b = 1
> NH3(aq) + H2O(l) → NH4^+(aq) + OH^-(aq) ... b = 1
> Ba(OH)2(aq) → Ba^2+(aq) + 2OH^-(aq) ... b = 2
> Ca(OH)2(aq) → Ca^2+(aq) + 2OH^-(aq) ... b = 2
[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/search/amvbmv ]
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노르말농도의 경우에도 똑같이 적용, 계산한다.
▶ NV = N’V’
▶ N(산 농도) × V(산 부피) = N’(염기 농도) × V’(염기 부피)
(eq/L) × L = eq 이므로,
산의 eq수 = 염기의 eq수
즉, 산 1당량 대 염기 1당량으로 반응한다.
당량 대 당량은 항상 1:1 반응하므로,
몰농도에서처럼 화학량론적 계수는 고려하지 않아도 된다.
즉, 균형 맞춘 화학 반응식이 없어도 된다.
이것은 노르말농도의 유일한 장점이다.
( 이것이 몰농도라는 최신무기(?)가 있음에도 불구하고
2차 세계대전 때나 사용하던 구닥다리 무기인
노르말농도를 여전히 사용하는 이유. )
( 예제로 설명 https://ywpop.tistory.com/8206 )
[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/6926 ]
[키워드] 중화적정 기준문서, 중화반응 기준문서, 미지시료농도, 미지 시료 농도, 당량대 당량, 노르말농도의 장점, 노르말농도의 편리함, 중화 mv 기준문서, 중화 nv 기준문서, ㅡㅍ 기준문서, mv dic, nv dic, aMV = bM’V’ dic, amv dic
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