몰랄 농도 용액의 제조

몰랄 농도(molality)는 다음 식과 같이 용매의 양은 질량(kg), 용질의 양은 몰수(mol)를 기준으로 계산하는 농도이다.

 

 

  몰랄 농도는 용질의 몰수의 정보를 제공하지만 용액이 아니라 용매의 질량을 사용하므로 농도에 따라 용액 전체의 질량과 부피가 매번 달라진다. 따라서 두 농도를 비교할 때 퍼센트 농도처럼 용액 전체의 질량을 100 g이라고 보고 비교할 수도 없고, 몰 농도처럼 용액 전체의 부피가 1 L라고 보고 비교할 수도 없다.

말로는 용매를 1 kg이라고 보고 용질의 몰수를 비교한다고 하지만, 용액 상태에서 용질과 용매가 구별되는 것이 아니므로 용액의 부피나 질량으로 용질의 양을 가늠하기가 어렵다는 것이다. 그럼에도 불구하고 몰랄 농도를 사용하는 데는 이유가 있다.

 

  용액의 총괄성은 묽은 용액에서 농도에 따라 용매의 증기 압력 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압이 나타나는 성질이다. 그런데 총괄성에서 농도는 몰랄 농도를 사용하여 나타낸다. 왜냐하면 총괄성은 일정한 양의 용매에 녹아 있는 용질의 종류에는 영향을 받지 않고 전체 입자 수에만 영향을 받기 때문에 용질은 몰수로 나타내지만, 용매의 양은 질량을 사용하는 것이다. 또한 질량을 kg 같이 큰 값을 사용하는 것은 묽은 용액이어야 하므로 용매의 양이 충분히 많게 하기 위해서이다. 용매의 부피를 사용하지 않는 것은 총괄성 실험에서는 온도를 일정하게 유지하지 않는 경우가 많기 때문이다. 온도에 따라 용매의 밀도가 변해서 부피를 일정하게 유지할 수 없다. 그러므로 몰랄 농도를 사용하면 용액을 미리 여러 종류를 만들지 않고도 증류수 1 kg에 용질을 추가로 넣으면서 농도에 따라 끓는점이 얼마나 상승하는지 계속적으로 측정할 수 있다.

 

  몰랄 농도 용액을 제조하려면 퍼센트 농도 용액을 제조하는 경우와 마찬가지로 질량 측정에 필요한 저울이 가장 중요한 도구다 된다. 총괄성 실험에서 용질은 대부분 비휘발성 고체이므로 약포지나 칭량접시를 이용해 질량을 측정하여 용질을 넣어 녹이면 된다. 그렇지만 실제로는 물의 질량을 저울을 이용해서 측정하는 것은 매우 번거롭다. 따라서 대부분의 실험에서는 부피를 피펫으로 측정하여 물의 밀도를 25 ℃에서 1.00 g/mL으로 보고 실험하는 경욱가 많다. 그러나 정확한 실험을 위해서는 물의 온도를 측정하여 다름에 제시된 표에서 온도에 따른 밀도를 찾아서 측정된 부피에 곱하여 질량을 구하도록 한다.

 

온도(℃)	밀도(g/mL)	온도(℃)	밀도(g/mL)
4	1.000000	25	0.997074
5	0.999992	26	0.996813
6	0.999968	27	0.996542
7	0.999930	28	0.996262
8	0.999876	29	0.995974
9	0.999809	30	0.995676
10	0.999728	31	0.995369
11	0.999633	32	0.995054
12	0.999525	33	0.994731
13	0.999404	34	0.994399
14	0.999271	35	0.994059
15	0.999127	36	0.993712
16	0.998970	37	0.993357
17	0.998802	38	0.992994
18	0.998623	39	0.992623
19	0.998433	40	0.992246
20	0.998232	41	0.99186
21	0.998021	42	0.99147
22	0.997799	43	0.99107
23	0.997567	44	0.99066
24	0.997326	45	0.99024

 

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📚 참고문헌  화학실험 / 이미하 외 3 / 세종특별자치시교육청