화학의 기본, SI 단위들과 화학 계산, 화학 농도, 평형상수

과학/분석화학 2016. 3. 17. 00:56

과학계 및 국제적인 공식 단위는 SI 단위 즉, System International unit 이라고 한다

이는 과거 한국에서 사용되었던 단위, 되, 근, 척 등과 미국의 마일, 피트, 파운드, 유럽의 온즈을 통한 혼란함때문에 통일화시킨 것이다

물론 공식적으로 안쓰는 국가로 미국이 아직도 있긴 하다

이 SI 유닛은 기본적으로 meter, kilogram, second, ampere, kelvin, candela(광택도), mole, radian 등이 있다

또한 특유의 명칭을 갖는 Si 유도 단위들이 있는데 그 예시로 N 뉴턴이 있다

F 로 유도하자면 F=ma=kg(m/s^2)=kg*m/s^2 가 된다

이후로, 에너지를 설명하자면 F*m=kg*m^2/s^2=J 이 된다

이 과학 단위 모든 것은 SI로 출발해서 유도되어 유도 단위로 된다고 할 수 있다

이를 통해 화학 문제들, 화학 계산을 할 수 있어야한다

전극으로 신경전달물질 분자의 수를 알아내는 법, 혹은 그 분자수를 통해 전자 수를 헤아리는 법을 알아낼 수 있어야한다

물론 문제에서 SI 단위와 필요한 조건은 다 제시할테지만 연습을 많이 해놔야한다

와트로 일률 에너지를 계산하는 법과 그 와트를 마력으로 계산해보고, 칼로리로 계산해보는 법등도 필요하다

화학 농도는 대표적으로 몰농도와 몰랄농도가 있다

들어가기 앞서 말할 내용은 용질과 용매이다

용질(solute)는 용액중 소수의 화학종이며 대표적으로 구할 값이다

용매(solvent)는 용액중 다수의 화학종이며 대표적으로 물이 있으며 수용액(aqueous solution) 이 있다

또한 포말 농도(F) 라는 것이 있는데 이는 센 전해질의 몰농도라고 하며 구할 용질의 몰이 0.01M 이라고 할시에 그저 0.01F라고 하는 것 뿐이다

몰농도(M)는 용액의 리터당 물질의 몰수이며, 이는 M=용질의 몰수/용액의 리터수가 된다

몰랄농도(m)는 용매의 kg 당 들어있는 물질의 몰 수를 나타내어 m=용질의 몰수/용매의 kg 수가 된다

몰농도와 몰랄농도의 차이점은 바로 몰랄농도는 온도로 변하지 않는다는 것이다

용액은 온도에 따라 부피가 변하기 때문이다 (PV=nRT)

이 몰농도와 몰랄농도로 구할 것은 바닷물 중 소금의 몰농도 구하기가 대표적이다

이러한 것으로 용액의 제조를 할 수 있으며 얼마나 용질을 용매에 녹여 용액을 만들 수 있는지 계산 할 수 있어야 한다

추가로 용액의 제조는 원하는 몰농도의 용액을 만들기 위해서 순수한 시약의 질량을 정확히 측정하여 부피 플라스크에 제조하게 되는데 여기에서 미니스커스란 것을 예상해야한다

또한 이런 농도 계산을 하게 되면 평형 상수라는 것을 알게 되는데

평형(equilibrium)은 충분히 오래 기달렸을때 계가 도달하는 상태를 이야기하며 화학에서 대부분이 이 오래 기다리라는 시간이 몇 분 내로 평행에 도달한다

평형상수 K=([C]^c[D]^d)/([A]^a[B]^b) 이다

K>1, 평형상수가 1보다 크면 정반응에 유리하게 되며, 평형상수는 단위가 없다

이는 산염기 적정과 침전반응에 사용된다고 할 수 있다

추가로 순수한 고체와 액체의 용매 농도는 1이므로 생략한다

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