노르말 농도
노르말 농도(normal concentration) 또는 당량 농도(當量濃度)는 용액의 농도를 나타내는 방법 중 하나로, 용액 1 L 속에 녹아 있는 용질의 g 당량수를 나타냅니다. 기호는 N을 사용하며, "N 농도" 또는 "노르말"이라고 읽습니다.
정의
노르말 농도는 다음과 같이 정의됩니다.
노르말 농도(N) = 용질의 g 당량수 / 용액의 부피(L)
여기서 g 당량수는 용질의 질량을 그 용질의 당량수로 나눈 값입니다. 당량수는 물질의 종류와 반응에 따라 달라지며, 산-염기 반응, 산화-환원 반응, 침전 반응 등에서 각각 다르게 정의됩니다.
당량수
- 산-염기 반응: 산의 경우, 1몰이 내놓을 수 있는 수소 이온(H+)의 몰수; 염기의 경우, 1몰이 내놓을 수 있는 수산화 이온(OH-)의 몰수.
- 산화-환원 반응: 1몰의 물질이 주고받는 전자의 몰수.
- 침전 반응: 1몰의 물질이 침전될 때 관여하는 이온의 전하수의 총합.
계산 예시
- 황산(H2SO4) 1몰은 2개의 수소 이온을 내놓을 수 있으므로, 황산의 당량수는 2입니다. 따라서 1 M 황산 용액은 2 N 황산 용액과 같습니다.
- 과망가니즈산 칼륨(KMnO4)이 산성 용액에서 환원될 때, 망간(Mn)의 산화수가 +7에서 +2로 변하므로 5개의 전자를 받습니다. 따라서 과망가니즈산 칼륨의 당량수는 5입니다.
용도
노르말 농도는 특히 화학 반응의 양적 관계를 다룰 때 유용합니다. 예를 들어, 산-염기 중화 적정에서 당량점을 쉽게 계산할 수 있습니다. 또한, 산화-환원 반응에서 반응 물질의 양을 계산하는 데에도 사용됩니다.
장단점
- 장점: 화학 반응의 양적 관계를 직관적으로 파악할 수 있도록 돕습니다. 특히 적정 계산에 편리합니다.
- 단점: 당량수가 반응에 따라 달라지므로, 같은 물질이라도 다른 반응에서는 다른 노르말 농도를 가질 수 있습니다. 따라서 어떤 반응에 대한 노르말 농도인지 명확하게 밝혀야 합니다. 또한 몰 농도에 비해 직관적이지 않아 이해하기 어려울 수 있습니다.