설탕(C12H22O11) 용액의 몰농도와 몰랄농도를 계산하는 방법에 대해 알아보겠습니다. 본 예제에서는 500g의 설탕을 500g의 물에 녹여 만든 용액을 기준으로 합니다.
개요
몰농도(mol/L)와 몰랄농도(mol/kg)는 화학에서 용액의 농도를 나타내는 중요한 지표입니다. 몰농도는 용액의 부피를 기준으로 하고, 몰랄농도는 용매의 질량을 기준으로 합니다.
몰농도 계산
설탕의 몰질량
먼저, 설탕의 몰질량을 계산해야 합니다. 설탕의 화학식인 C12H22O11을 바탕으로 다음과 같이 계산합니다.
- 탄소(C): 12 × 12 g/mol = 144 g/mol
- 수소(H): 22 × 1 g/mol = 22 g/mol
- 산소(O): 11 × 16 g/mol = 176 g/mol
따라서, 설탕의 몰질량은 342 g/mol입니다.
설탕의 몰수
500g의 설탕이 몇 몰인지 계산합니다.
[
\text{몰수} = \frac{500 \, \text{g}}{342 \, \text{g/mol}} \approx 1.462 \, \text{mol}
]
용액의 부피
용액의 총 질량은 설탕과 물의 질량을 합한 값입니다.
[
\text{용액의 질량} = 500 \, \text{g} + 500 \, \text{g} = 1000 \, \text{g}
]
용액의 밀도가 1.2296 g/cm³이므로, 용액의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
[
\text{부피} = \frac{1000 \, \text{g}}{1.2296 \, \text{g/cm}^3} \approx 813.27 \, \text{mL} = 0.81327 \, \text{L}
]
최종 몰농도
이제 몰농도를 계산합니다.
[
\text{몰농도} = \frac{\text{용질의 몰수}}{\text{용액의 부피}} = \frac{1.462 \, \text{mol}}{0.81327 \, \text{L}} \approx 1.798 \, \text{mol/L}
]
몰랄농도 계산
몰랄농도는 용질의 몰수를 용매의 질량으로 나누어 계산합니다.
[
\text{몰랄농도} = \frac{\text{용질의 몰수}}{\text{용매의 질량(kg)}} = \frac{1.462 \, \text{mol}}{0.500 \, \text{kg}} = 2.924 \, \text{mol/kg}
]
결과 요약
- 몰농도: 1.798 M
- 몰랄농도: 2.924 m
이와 같이 설탕 용액의 몰농도와 몰랄농도를 계산할 수 있습니다. 이러한 계산은 화학 실험 및 연구에서 매우 유용하게 활용됩니다.
자주 묻는 질문
질문1: 몰농도와 몰랄농도의 차이점은 무엇인가요?
몰농도는 용액의 부피를 기준으로 한 농도이며, 몰랄농도는 용매의 질량을 기준으로 한 농도입니다.
질문2: 밀도가 용액 농도에 미치는 영향은 무엇인가요?
용액의 밀도는 용액의 농도와 부피에 영향을 미쳐, 몰농도 계산 시 중요한 요소입니다. 밀도가 높으면 같은 질량의 용액에서 부피가 줄어들어 몰농도가 증가할 수 있습니다.
질문3: 물질의 몰질량은 어떻게 구하나요?
물질의 몰질량은 구성 원소의 원자량에 원소의 수를 곱하여 구합니다. 각 원소의 원자량은 주기율표를 참조하면 됩니다.
질문4: 설탕 외에 다른 물질의 농도 계산도 가능한가요?
네, 다른 화합물의 농도 계산도 동일한 방법으로 진행할 수 있으며, 각 물질의 몰질량과 밀도만 알면 계산할 수 있습니다.
질문5: 실험에서 사용하는 물질의 순도가 농도에 영향을 미칠까요?
네, 물질의 순도가 낮을 경우 실제 농도는 계산된 농도보다 낮아질 수 있습니다. 실험에서는 순도를 고려해야 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
이전 글: 현역가왕3 투표하기 가이드