1. 농도 (Concentration)
ㅇ 통상, 단위 체적 또는 질량 당 포함된 함유량
- 즉, 입자 수 [개/㎥] (때론, 질량 [g/㎥]) 등
- 특정 물질(성분)이 포함되어있는 정도 (갯수 or 질량 ÷ 체적)
- 흔히, 빽빽하게 들어차있는 정도
* (용어 명칭 비교)
. 밀도 (Density) : 부피 당 질량 비인 `질량 밀도 (Mass Density)`를 주로 말함
. 농도 (Concentration) : `수 밀도 (Number Density)` 의미가 강함
ㅇ 캐리어 농도 (Carrier Concentration) : 전하 수 비율 [개/㎥, 개/㎤]
- 반도체 등에서 전하운반체(전자,정공)의 농도 : (갯수 ÷ 체적)
ㅇ 화학 농도 (Chemical Concentration) : 함유량 비율 [mol/L] 또는 [mol/kg] 등
- 주어진 부피,질량 등에서 성분이 얼마나 포함된지를 나타냄 (갯수 ÷ 체적 또는 질량)
. 주로, 화합물 용액 중 용질의 함량 (용액의 농도)
.. (표현 방식이 다양함 : 아래 2.항 참조)
2. 화학 농도의 여러 표현
※ 대부분, (입자 수 또는 당량 수 또는 화학식량 수) / (부피)
- (mol L-1, eq L-1, g 화학식량 L-1)
ㅇ 몰 농도 (Molar Concentration, Molality) : M
- M = (용질의 몰 수, 입자수) / (용액의 부피, 체적) [mol/L] (L: liter) 또는 [mol/㎤]
. 용액 1 [L] 부피 당 용질의 몰 수
. (통상, 생체 내 용액은 희석되어서, mM : 밀리 몰로 표시됨, 1/1,000)
- 한편, 용액이 아닌 경우에
. 기체의 몰 농도 (단위 부피 당 기체의 몰 수) : C = n / V
ㅇ 노말 농도 또는 노르말 농도 (Normality) : N
- N = (용질의 당량 eq) / (용액의 부피 L) [eq/L] 또는 [eq/㎤]
= (당량 수 eq/mol) x (몰 농도 mol/L)
. 용액 1 [L]에 포함된 용질의 당량
. (종종, 이온의 농도 표기에 사용)
. 당량 (eq, Equivalent) : 물질의 화학반응에 기초한 물질의 량 [eq]
.. 화학반응에서 몇 개의 입자가 관여하는지를 나타내는 숫자임
.. 물질이 반응 종류에 따라 달리 제공할 수 있는 OH⁻, H⁺ 이온 또는 전자의 수
.. 산 염기 반응 : 산이 제공하는 H⁺ 이온의 수 또는 염기가 제공하는 OH⁻ 이온의 수
.. 산화 환원 반응 : 주고받는 전자의 수
.. ([eq] : 어떤 이온의 몰 농도에 그 이온이 지닌 전하의 수를 곱한 것)
. 당량 수 : 1 몰의 물질이 반응에 따라 달리 제공하는 OH⁻, H⁺ 이온 또는 전자의 수
.. 당량 수 = 1 몰 당 당량 [eq/mol]
※ [참고]
- 노말 농도는, 반응에 따라 다르게 계산될 수 있으나,
- 몰 농도는, 물질의 양(몰 수)을 기준으로 계산되므로, 더 직관적이고 명확하여 선호됨
ㅇ 몰랄 농도 (Molal Concentration) : m
- b = (용질의 몰수 : 입자수) / (용매의 kg수 : 질량) [mol/kg]
. 용매 1 [kg] 질량 당 용질의 몰 수
※ [참고]
- 용액 내 질량이 온도에 비 의존(독립적)이므로,
- 몰랄 농도는, 몰 농도 보다 더 선호되는 농도 표현 방법 임
ㅇ 포말 농도 (Formality) : F
- F = (용질 g 화학식량 수) / (용액의 부피) : [g 화학식량/㎤]
3. 화학 농도의 표기 : [ ]
※ 일반적으로, 화학식 농도 표기는,
- 화학식에 대괄호 `[ ]`로 묶어서 표현
. 例) [K+] = 0.1 M 은,
.. 전체 용액 중 K+ 이온의 농도가, 리터 당 0.1 몰 [mol/L]
4. 화학 농도에서, 수학적인 분율(Fraction) 표현 방식
※ ☞ 분율 (Fraction) 참조
- 질량 분율 (질량 대 질량 : %) = (특정 용질의 질량) / (전체 질량)
- 몰 분율 (몰수 대 몰수 : %) = (특정 용질의 몰수) / (전체 몰수)
- 큰 수의 분율 표현 : 백분율 (질량 백분율 : wt%, 부피 백분율 : vol%, 몰 백분율 : mol%) 등
- 매우 큰 수의 분율 표현 : 백만분율 (ppm), 십억분율 (ppb)