Back to chapter

4.5:

์šฉ์•ก ๋†๋„์™€ ํฌ์„

JoVE Core
Chimie
Un abonnement ร  JoVE est nรฉcessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Chimie
Solution Concentration and Dilution

Langues

Diviser

์ฃผ์–ด์ง„ ์–‘์˜ ์šฉ๋งค์— ๋‹ค๋ฅธ ์–‘์˜ ์šฉ์งˆ์„ ์ฒจ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ๋‹ค์–‘ํ•œ ๋†๋„์˜ ์šฉ์•ก์„ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฌฝ์€ ์šฉ์•ก์—์„œ๋Š” ์šฉ๋งค์— ๋Œ€ํ•œ ์šฉ์งˆ์˜ ๋น„์œจ์ด ์ž‘์€ ๋ฐ˜๋ฉด์— ์ง„ํ•œ ์šฉ์•ก์—์„œ๋Š” ๊ทธ ๋น„์œจ์ด ํฝ๋‹ˆ๋‹ค. ์šฉ์•ก์˜ ๋†๋„๋Š” ์šฉ์•ก 1๋ฆฌํ„ฐ๋‹น ์šฉ์งˆ์˜ ๋ชฐ ์ˆ˜์ธ ๋ชฐ ๋†๋„๋กœ ํ‘œํ˜„๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.๋ถ„๋ชจ๋Š” ์šฉ์•ก์˜ ๋ถ€ํ”ผ์ด์ง€ ์šฉ๋งค์˜ ๋ถ€ํ”ผ๊ฐ€ ์•„๋‹™๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ 1๋ชฐ ๋†๋„ ์šฉ์•ก 1๋ฆฌํ„ฐ๋ฅผ ๋งŒ๋“ค๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๋Š” ์šฉ์งˆ 1๋ชฐ์„ ๋ถ€ํ”ผ ํ”Œ๋ผ์Šคํฌ์— ๋„ฃ๊ณ  ์šฉ๋งค๋ฅผ 1๋ฆฌํ„ฐ ๋ˆˆ๊ธˆ๊นŒ์ง€ ์ฑ„์›๋‹ˆ๋‹ค. ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋กœ, 1 ๋ชฐ์˜ ์šฉ์งˆ์„ ๋‹ค๋ฅธ ํ”Œ๋ผ์Šคํฌ์— ์ฒจ๊ฐ€ํ•œ ๋‹ค์Œ 0.5 ๋ฆฌํ„ฐ ํ‘œ์‹๊นŒ์ง€ ์šฉ๋งค๋ฅผ ์ฑ„์šฐ๋ฉด 2 ๋ชฐ ๋†๋„์˜ ์šฉ์•ก์ด ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.์šฉ์•ก์˜ ๋ชฐ ๋†๋„๋Š” ์šฉ์งˆ์˜ ๋ชฐ๊ณผ ์šฉ์•ก์˜ ๋ถ€ํ”ผ ์‚ฌ์ด์˜ ์ „ํ™˜ ์ธ์ž๋กœ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๊ณผ๋ง๊ฐ„์‚ฐ์นผ๋ฅจ 237๊ทธ๋žจ์„ ๋ฌผ์— ์šฉํ•ด์‹œ์ผœ 3๋ชฐ ๋†๋„ ์šฉ์•ก์„ ๋งŒ๋“ ๋‹ค๊ณ  ๊ฐ€์ •ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์šฉ์•ก์˜ ์ด ๋ถ€ํ”ผ๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๋Š” ๋จผ์ € ์šฉ์งˆ์˜ ์งˆ๋Ÿ‰์„ ๋ชฐ๋กœ ํ™˜์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.๊ทธ๋Ÿฐ ๋‹ค์Œ, ๋ชฐ ์ˆ˜๋ฅผ ๋ชฐ ๋†๋„๋กœ ๋‚˜๋ˆ„๋ฉด 0.5๋ฆฌํ„ฐ์˜ ๋ถ€ํ”ผ๋ฅผ ์–ป์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฌผ์„ ๋” ๋„ฃ์œผ๋ฉด ์šฉ์•ก์˜ ์ด ๋ถ€ํ”ผ๋Š” ๋Š˜์–ด๋‚˜์ง€๋งŒ ์šฉ์งˆ์˜ ๋ชฐ ์ˆ˜๋Š” ๊ทธ๋Œ€๋กœ ์œ ์ง€๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๊ฒƒ์€ ์šฉ์•ก์˜ ๋†๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์กŒ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ ์ฆ‰ ํฌ์„๋˜์—ˆ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์˜๋ฏธํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.์ง„ํ•œ ์šฉ์•ก ๋˜๋Š” ๋ชจ์•ก์˜ ํฌ์„์€ ํฌ์„ ๊ณผ์ •์˜ ์ „ํ›„์— ์šฉ์•ก์˜ ๋ถ€ํ”ผ์™€ ๋ชฐ ๋†๋„์™€ ๊ด€๋ จ๋˜๋Š” ํฌ์„ ๋ฐฉ์ •์‹์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ˆ˜ํ–‰๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. M-1๊ณผ V-1์€ ์ดˆ๊ธฐ ์ง„ํ•œ ์šฉ์•ก์˜ ๋ชฐ ๋†๋„์™€ ๋ถ€ํ”ผ, M-2์™€ V-2๋Š” ์ตœ์ข… ํฌ์„ ์šฉ์•ก์˜ ๋ชฐ ๋†๋„์™€ ๋ถ€ํ”ผ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด ํฌ์„๋ฐฉ์ •์‹์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์˜ํ•™์ ์œผ๋กœ ์ผ๋ฐ˜ ์†Œ๋…์ œ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๊ณผ๋ง๊ฐ„์‚ฐ์นผ๋ฅจ ์šฉ์•ก์„ ์ œ์กฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.๊ณผ๋ง๊ฐ„์‚ฐ์นผ๋ฅจ 0.2๋ชฐ๋†๋„ ์šฉ์•ก 1๋ฆฌํ„ฐ๋ฅผ ์ค€๋น„ํ•˜๋ ค๋ฉด 2๋ชฐ๋†๋„์˜ ๋ชจ์•ก์ด ์–ด๋Š ์ •๋„ ํ•„์š”ํ•ฉ๋‹ˆ๊นŒ? M-1, M-2, V-2๋ฅผ ์•Œ๊ณ  V-1์„ ์–ป๊ธฐ ์œ„ํ•œ ํฌ์„ ๋ฐฉ์ •์‹์„ ํ’€๋ฉด 0.1๋ฆฌํ„ฐ๊ฐ€ ๋‚˜์˜ต๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ƒˆ๋กœ์šด ๋ถ€ํ”ผ ํ”Œ๋ผ์Šคํฌ์— ๋ชจ์•ก 0.1๋ฆฌํ„ฐ๋ฅผ ๋„ฃ๊ณ , ์šฉ๋งค๋ฅผ1 ๋ฆฌํ„ฐ ๋ˆˆ๊ธˆ๊นŒ์ง€ ๋„ฃ์œผ๋ฉด 0.2๋ชฐ๋†๋„์˜ ์šฉ์•ก์ด ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.์šฉ์•ก์ด ํฌ์„๋œ ํ›„ ๋†๋„๋Š” ๋ณ€ํ•˜์˜€์ง€๋งŒ ๊ณผ๋ง๊ฐ„์‚ฐ์นผ๋ฅจ์˜ ๋ชฐ ์ˆ˜๋Š” ๊ทธ๋Œ€๋กœ ์œ ์ง€๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

4.5:

์šฉ์•ก ๋†๋„์™€ ํฌ์„

์ง€์ •๋œ ์†”๋ฃจ์…˜ ๊ตฌ์„ฑ ์š”์†Œ์˜ ์ƒ๋Œ€์  ์–‘์„ ๋†๋„๋ผ๊ณ  ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ํ•ญ์ƒ ๊ทธ๋Ÿฐ ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ์ง€๋งŒ ์šฉ์•ก์—๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ๋ชจ๋“  ๊ตฌ์„ฑ ์š”์†Œ๋ณด๋‹ค ํ›จ์”ฌ ํฐ ๋†๋„๊ฐ€ ์žˆ๋Š” ํ•˜๋‚˜์˜ ๊ตฌ์„ฑ ์š”์†Œ๊ฐ€ ํฌํ•จ๋˜์–ด ์žˆ๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ๋งŽ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ์„ฑ๋ถ„์€ ์šฉ๋งค๋ผ๊ณ  ํ•˜๋ฉฐ ๋‹ค๋ฅธ ์„ฑ๋ถ„์ด ๋ถ„์‚ฐ๋˜๊ฑฐ๋‚˜ ์šฉํ•ด๋˜๋Š” ๋งค์ฒด๋กœ ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ฌผ๋ก  ๋ฌผ์ด ์šฉ๋งค์ธ ์†”๋ฃจ์…˜์€ ์ง€๊ตฌ์ƒ์—์„œ ๋งค์šฐ ํ”ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฌผ์ด ์šฉ๋งค์ธ ์šฉ์•ก์„ ์ˆ˜์„ฑ ์šฉ์•ก์ด๋ผ๊ณ  ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์†”ํ…Œ๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์šฉ๋งค๋ณด๋‹ค ํ›จ์”ฌ ๋‚ฎ์€ ๋†๋„๋กœ ์กด์žฌํ•˜๋Š” ์šฉ์•ก์˜ ์„ฑ๋ถ„์ด๋‹ค. ์†”์ง ๋†๋„๋Š” ์ข…์ข… ํฌ์„ (์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๋‚ฎ์€ ๋†๋„)๊ณผ ๋†์ถ• (์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๋†’์€ ๋†๋„)์™€ ๊ฐ™์€ ์งˆ์  ์šฉ์–ด๋กœ ์„ค๋ช…๋œ๋‹ค.

๋†๋„๋Š” ๋‹ค์–‘ํ•œ ์ธก์ • ๋‹จ์œ„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ •๋Ÿ‰์ ์œผ๋กœ ํ‰๊ฐ€๋  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ๊ฐ ๋†๋„๋Š” ํŠน์ • ์‘์šฉ ๋ถ„์•ผ์— ํŽธ๋ฆฌํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์–ด๋ชจ๋ฆฌํ‹ฐ(M)๋Š” ํ™”ํ•™ ๋ถ„์•ผ์—์„œ ๋งŽ์€ ์‘์šฉ๋ถ„์•ผ์— ์œ ์šฉํ•œ ๋†๋„ ๋‹จ์œ„์ด๋‹ค. ์–ด๋ชจํ•จ์€ ์šฉ์•ก์˜ ์ •ํ™•ํžˆ 1๋ฆฌํ„ฐ(1L)์—์„œ ์†”์งํ•œ ๋‘๋”์ง€์˜ ์ˆ˜๋กœ ์ •์˜๋˜๋ฉฐ ‘mol/L’์˜ ๋‹จ์œ„๋ฅผ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

Eq1

์–ด๊ธˆ๋‹ˆ ๋ฐฉ์ •์‹์—์„œ ์šฉ๋งค์˜ ๋ถ€ํ”ผ๊ฐ€ ์•„๋‹Œ ์šฉ์•ก์˜ ๋ถ€ํ”ผ๊ฐ€ ์‚ฌ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Š” ์†”๋ฃจํŠธ์™€ ์šฉ๋งค ๊ฐ„์˜ ์ƒํ˜ธ ์ž‘์šฉ์˜ ํŠน์„ฑ์— ๋”ฐ๋ผ ์šฉ์•ก์˜ ๋ถ€ํ”ผ๋ฅผ ๋ณ€๊ฒฝํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์–ด๊ธˆ๋‹ˆ ๋ฐฉ์ •์‹์—์„œ, ์šฐ๋ฆฌ๋Š” ์ด ์šฉ์•ก ๋ณผ๋ฅจ (์ฆ‰, ์šฉ๋งค ๋ณผ๋ฅจ + ์šฉ์•ก ๋ณผ๋ฅจ)์„ ์‚ฌ์šฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์šฉ์•ก ๋Ÿ‰์€ ์˜จ๋„์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ค๋ฅด๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์–ด๊ธˆ๋‹ˆ ๋†๋„๋„ ๋‹ค์–‘ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์–ด๊ธˆ๋‹ˆ๋กœ ํ‘œํ˜„๋  ๋•Œ, ๋™์ผํ•œ ์ˆ˜์˜ ์šฉ๋งค์ข…์„ ๊ฐ€์ง„ ์šฉ์•ก์˜ ๋†๋„๋Š” ์šฉ์•ก์˜ ์ˆ˜์ถ•/ํ™•์žฅ์œผ๋กœ ์ธํ•ด ๋‹ค๋ฅธ ์˜จ๋„์—์„œ ๋‹ค๋ฅผ ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

์†”๋ฃจ์…˜ ํฌ์„

ํฌ์„์€ ์šฉ๋งค์˜ ์ฒจ๊ฐ€์— ์˜ํ•ด ์šฉ์•ก์ด ๋œ ๋†์ถ•(๋˜๋Š” ํฌ์„)๋˜๋Š” ๊ณต์ •์ด๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด ์–ผ์Œ ์ปคํ”ผ ํ•œ ์ž”์€ ์–ผ์Œ์ด ๋…น์œผ๋ฉด ์ ์  ํฌ์„๋˜๊ณ  ๋‹ฌ์ฝคํ•ด์ง€๋Š” ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์‹คํ—˜์‹ค์—์„œ ์†”๋ฃจ์…˜์€ ์ข…์ข… ์Šคํ†ก ์†”๋ฃจ์…˜์ด๋ผ๊ณ  ๋ถˆ๋ฆฌ๋Š” ์ง‘์ค‘๋œ ํ˜•ํƒœ๋กœ ์ €์žฅ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋‚ฎ์€ ๋†๋„์˜ ์šฉ์•ก์€ ํฌ์„์„ ํ†ตํ•ด ์žฌ๊ณ ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์ œ์กฐ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

Eq2

์—ฌ๊ธฐ์„œ M๊ณผ V๋Š” ๊ฐ๊ฐ ๋†๋„๋ฐ ๋ถ€ํ”ผ์ด๊ณ , ํ•˜์œ„์Šคํฌ๋ฆฝํŠธ “1” ๋ฐ “2”๋Š” ํฌ์„ ์ „ํ›„์˜ ์šฉ์•ก์„ ๊ฐ๊ฐ ์ง€์นญํ•œ๋‹ค.
์ง€๊ธˆ, ์–ด๊ธˆ๋‹ˆ์™€ ๋ณผ๋ฅจ์˜ ์ œํ’ˆ์€ ๋‘๋”์ง€ ์™€ ๊ฐ™๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์—, ํฌ์„ ์ „ํ›„ ๋‘๋”์ง€์˜ ์ˆ˜๋Š” ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ ์œ ์ง€๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

Eq3

Eq4

Eq5

๋”ฐ๋ผ์„œ ํฌ์„์€ ์šฉ์•ก์—์„œ ์†”๋ฃจํŠธ์˜ ์–‘์„ ๋ณ€๊ฒฝํ•˜์ง€ ์•Š์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

์ด ํ…์ŠคํŠธ๋Š” OpenStax ํ™”ํ•™ 2e, ์„น์…˜ 3.3: ์–ด๋ผ๊ธฐ์—์„œ ์ ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.