몰농도/몰랄농도/퍼센트농도 문제풀이로 완벽이해하기

농도 문제는 고등학교 대학교 또는 자격증시험에서 자주 나오는 문제 중 하나이다. 몰농도 몰랄농도 퍼센트농도 등 다양한 농도가 존재하기 때문에 개념을 잘 모르면 헷갈릴 수 있다. 이번 포스팅에서는 이 3가지를 자유자재로 변환하고 계산하는방법을 이야기하고자한다.

 

 

 

1. 몰농도 

몰농도는 용질의 몰수를 용매의 부피로 나눈 값이다. 이때 용질의 몰수 단위는 몰 (mol), 용매의 부피단위인 리터 (L)로 계산한다. 공식으로는 이해하기 헷갈리니 문제를 예시로 풀어보면 이해가 쉽게 될 수 있다.

몰농도 공식

연습문제 1. NaCl 58.44g을 물1L에 녹여 NaCl 수용액을 제조하였다. 이 경우 몰농도는 몇 M인가?

연습문제1 풀이

NaCl 58.44g은 여기서 용질로 사용되었고, 물 1L에 녹여서 사용하였기 때문에 물 1L는 용매의부피가 된다. 위 수식에 근거하여 부피는 나와있기 때문에 용질의 몰수를 구해주어야한다. NaCl의 분자량을 질량에 나누어주면 단위환산을 통해 몰수를 계산할 수 있다. (질량/분자량=몰수) 해당 계산식을 통해 몰수를 구하고 계산된 몰수를 용매의 부피로 나누면 1M(몰농도)의 답을 계산할 수 있다.

 

 

 

2. 몰랄농도

몰랄농도란 용매 1kg에 녹아있는 용질의 몰수를 나타낸 값을 몰랄농도라 부른다. 몰랄농도는 몰농도와 다르게 용질의몰수에 용매의 질량(kg)을 나눈 값의로 정의되는 것이 특징이다.

몰랄농도 공식

연습문제 2. NaCl 58.44g을 물1L에 녹여 NaCl 수용액을 제조하였다. 이 경우 몰랄농도는 몇 m인가?

연습문제2 풀이

1번에서 풀었던 문제에서 용매의 단위만 부피에서 질량으로 환산해주면 되는 문제이다. 먼저 1번과 동일하게 용질의 몰수를 계산해야하기 때문에 용질의질량을 분자량으로 나누어 몰수를 계산한다. 다음과정으로 용매인 물 1L를 같은 부피단위인 cm3로 환산해주고 물의 밀도값(1g/cm3)을 이용하여 부피를 질량으로 환산시킨다. 해당 환산을 이용하여 계산하면 1m(몰랄농도)가 계산된다.

 

 

 

3. 퍼센트농도

퍼센트농도는 용질의 질량을 용액의 질량으로 나눈 후 100을 곱한값을 의미한다. 즉 용매에 용질이 몇퍼센트가량 존재하는지를 나타내는 농도 값이다.

퍼센트농도 공식

연습문제 3. NaCl 58.44g을 물1L에 녹여 NaCl 수용액을 제조하였다. 이 경우 퍼센트농도는 몇 %인가?

연습문제3 풀이1

연습문제3 풀이2

퍼센트 농도를 구하기 위해서, 수식에 맞는 용질의 질량과 용액의 질량을 구해주어야한다. 먼저 용질의 질량은 58.44g으로 문제에 나와있기 때문에 용매의 질량만 구해주면된다. 용매인 물의 부피1L를 제시해주었기 때문에 부피(1L=1000cm3)를 밀도(g/cm3)와 곱하여 질량으로 계산하여 1000g을 얻었다. 주의해주어야 할 것이 퍼센트농도에서는 용매의 질량이 아닌 용액 전체의 질량 (용매+용질)을 나누어주어야하므로 (1000g + 58.44g = 1058.44g) 1058.44g이 용액의 질량이 된다. 따라서 용질의 질량에서 용액의 질량을 나눈 값(58.44g/1058.44g)에 퍼센트농도 100(%)을 곱해주면 5.52%의 값을 도출할 수 있다. 

 

 

 

이번 포스팅에서는 몰농도/몰랄농도/퍼센트농도에 대해 알아보았다. 이 세가지 농도는 시험문제로도 자주 사용될 뿐만 아니라 현업에서도 많이 사용하는 농도이다. 위 내용을 다시 복기하면 사용하는 공식에 따라 단위를 환산해주는 것이 매우 중요하다. 특히 몰수(mol)를 구하기 위해서는 화합물의 분자량(g/mol)을 알아야 하고, 부피를 질량으로 환산할 경우에는 물질의 밀도(g/cm3)를 알아야 계산이 가능하다. 위 포스팅이 많은 도움이 되길 바란다.