퍼센트 농도 용액 제조 방법

  용액의 농도란 용액의 진하고 묽은 정도를 나타내는 용어이며 용액을 구성하는 용매와 용질의 조성비를 나타낸 값이다. 그중에서 퍼센트 농도는 가장 기초적인 농도로 용질, 용매, 용액의 양을 모두 질량을 기준으로 계산하는 농도이다.

 

 

  퍼센트 농도는 질량의 정보만 제공하므로 용액의 부피나 용질의 몰수의 정보를 직접적으로 제공하지 않아 불편하다. 그러나 화학 양론적으로 반응시키는 것이 목적이 아닌 일반인들은 퍼센트 농도만으로도 전체 용액에서 용질이 차지하는 비율을 알 수 있어 충분하다.

  그런데 퍼센트 농도 용액을 제조하려면 질량 측정에 필요한 질량 측정에 필요한 저울이 가장 중요한 도구가 된다. 따라서 앞 단원의 저울 사용법을 숙지해야 한다. 

 

 

고체 용질의 경우

 

  비누를 만들 때 필요한 가성 소다(caustic soda)는 순도 98%의 수산화나트륨(NaOH)이다. 폐식용유로 비누를 만들 때 불순물과 수분으로 인해 식용유에 들어 있는 지방의 분자 수를 몰 단위로 정확히 알기 어렵다. 그래서 수산화나트륨을 과량으로 가해 가수 분해하는 데에 필요한 NaOH 농도는 약 28%이다. 이 농도의 용액을 만드는 가장 간단한 방법은 이론적으로는 NaOH 28 g과 물 72 g을 측정한 후 큰 용기에서 혼합해 용액 100 g을 만드는 것이다. 그렇지만 실제로 실험에 필요한 양이 50 g이라면, 용액을 제조하는데 필요한 가성 소다의 질량을 다음과 같이 계산해야 한다.

 

1. 500 mL 비커를 이용해 증류수 35.7 g의 질량을 측정한다.

2. 약포지를 이용해 가성 소다 14.3 g을 재빨리 측정해서 증류수에 소량씩 넣으면서 유리 막대로 녹여 준다.

이때, 열이 심하게 발생하고 용액은 피부를 손상시킬 수 있으므로 서서히 넣으면 저어주고 용액이 튀지 않도록 주의해야 한다.

 

액체 용질의 경우

 

  염화수소(HCl)나 암모니아(NH₃)와 같은 기체는 취급하기 어렵기 때문에 화공 약품 제조회사에서 수용액 상태로 만들어 판매한다. 염화수소의 수용액은 염산이라고 하고 시판되는 염산은 37.2%의 HCl 포화 수용액으로 '진한 염산'이라고 한다. 만약 이것을 묽혀 5.0% HCl 용액 50 g을 제조하려면 다음과 같은 몇 가지 방법을 이용해야 한다.

 

첫 번째 방법은

1. 비커를 이용해 증류수(50.0-6.7=) 43.3 g을 먼저 측정한다.

2. 저울에 올려둔 채 스포이드로 진한 염산을 소량씩 넣으면서 50.0 g이 되게 한다.

두 번째 방법은

진한 염산의 밀도(1.19 g/mL)를 이용하는 것이다. 밀도로 6.7 g에 해당하는 부피를 계산한다.(증류수의 밀도는 1.0 g/mL라고 가정한다.)

1. 눈금실린더로 측정한 증류수 43.3 mL를 비커에 붓는다.

2. 눈금 피펫으로 진한 염산 5.6 mL를 재서 증류수에 넣으면서 녹인다.

이때, 유독한 염화수소 기체가 발생하므로 모든 과정은 후드 안에서 진행해야 한다. 또한, 용해될 때 열이 많이 발생하므로 절대로 염산에 물을 붓지 말고 증류수에 염산을 소량씩 넣어야 한다.

 

📚 참고문헌  고등학교 화학 실험 / 세종특별자치시교육청