산-염기 중화적정. 시료 농도 계산. aMV = bM’V’ ★

산-염기 중화적정. 시료 농도 계산. aMV = bM’V’

산-염기 중화적정. 당량점(중화점) 부피 계산

 

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▶ 참고: 제4장 수용액 반응. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/15191 ]

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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.blogspot.com/2023/09/hcl-50-ml-0125-m-naoh-2841-ml.html ] 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.

 

 

반응형

 

 

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 ]

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/23473 ]

2.430 M HCl 25.00 mL + 1.420 M NaOH volume(mL)

4.500 M H2SO4 25.00 mL + 1.420 M NaOH volume(mL)

1.500 M H3PO4 25.00 mL + 1.420 M NaOH volume(mL)

 

 

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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 ]

 

 

 

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