염산·황산·암모니아·염화구리의 희석 방법! 희석의 기본과 올바른 실험 준비법

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과학실에서 약품을 다룰 때, “안전하게, 정확하게, 효율적으로” 실험을 진행하기 위해서는 희석에 대한 기본 지식이 필수적입니다. 이번에는 약품 사용 시 알아두어야 할 희석 방법, 안전성 그리고 실제 실험에서의 농도 기준을 선생님들을 위해 정리해봤습니다. 원래 제가 궁금해서 찾아보고 정리한 내용인데, “꼼꼼하게 준비했다”는 것은 마음을 놓게 하는 요소가 되며, 실패 없는 준비가 수업의 질을 높여줍니다. 이 글을 읽으시면 자주 사용하는 약품의 희석에 대한 개념을 확실히 정리하실 수 있을 거예요.

예를 들어 하마지마 서점의 과학 편람 243페이지 등을 보면, 희석 방법에 대한 제조법 등이 정리되어 있습니다. 수산화나트륨의 전기 분해에 사용할 때 농도는 5%도 괜찮습니다. 염산의 전기 분해에 사용할 염산의 농도도 5%면 충분하다는 것을 알 수 있죠. 이 페이지에서는 더욱 자세하게, 현장 선생님들을 위해 실제 용액 제조법을 정리했습니다. 실제 질량 퍼센트 농도에서 몰 농도로 변환하는 방법 등의 계산 방법에 대해서는 다른 글에 정리해두었으니, 이쪽을 참고해주세요.

質量パーセント濃度とモル濃度の変換・規定度N・ppmについて

염산의 희석에 대하여

중학교 과학 실험에서 자주 사용하는 염산은 진한 염산을 한 번에 묽혀서 사용하는 것이 좋다고 합니다. 10% 염산을 만들려면 부피비로 진한 염산 1에 물 3.2를 더하면 됩니다. 예를 들어 500㎤의 진한 염산 전부를 10%로 만들려면 1600㎤의 물로 희석하는 것이 좋으므로, 3리터짜리 폴리에틸렌 용기(amazon)에 묽혀서 보관하면 편리합니다.

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이곳 사이트의 염산 농도 환산표도 참고해주세요.

또한 희석 방법에 대해서는 이곳을 참고해주세요.

걱정되시는 분들은 식으로도 확인해보세요.

예를 들어 진한 염산은 12mol/L이고 밀도는 1.18g/mL이므로, 진한 염산 1L(1000mL) 용액의 질량은 다음과 같습니다.

1.18 × 1000 = 1180g

또한, 용질의 질량은 분자량을 36.5로 하면,

12 × 36.5 = 438g

따라서 진한 염산의 질량 퍼센트 농도는,

438 / 1180 = 37.1％

입니다. 이 농도를 물을 더해 10％로 만들려면, 더하는 물의 양을 x[g]이라고 할 때,

438 / (1180 + x) = 10 / 100

x = 3200g

이 됩니다. 따라서 염산 1L에 물 3.2L를 더하면 농도가 10％인 염산이 됩니다. 염산이 500mL라면 그 절반이므로 1.6L가 됩니다.

주의할 점

염산을 희석할 때는 물에 염산을 추가해야 합니다. 산이나 알칼리에 물을 추가하면 (X) 용해로 인한 발열로 인해 추가된 물이 튀어 오를 수 있기 때문입니다. 염산이나 황산의 희석 방법 등에 대한 참고 사이트를 정리해 두었습니다. 참고로 진한 염산의 농도와 진한 황산의 농도 차이는 용해도 차이 때문이라고 합니다.

농도 9%인 경우, 노르말 농도 N은 약 2.6 (2.6mol/L)

농도 4%인 경우, 노르말 농도 N은 약 1 (1mol/L)

참고: http://www.keins.city.kawasaki.jp/9/ke9004/benrihp060821/2020.benrichou.ensan.pdf

진한 염산의 농도는 12mol/L이다. 따라서 1mol/L 농도로 만들려면 12배 희석해야 한다. 총량이 12이고 그 안에 염산이 1이므로, 염산 1 : 물 11의 비율로 섞는 것이 좋다.

※주의 희석할 때, 산이나 알칼리에 물을 넣으면 용해로 인한 발열로 인해 첨가한 물이 튀어 위험할 수 있다. 희석할 때는 반드시 물에 산이나 알칼리를 넣도록 한다.

【염산의 경우】
・　진한 염산의 농도는 12mol/L이다. 따라서 1mol/L 농도로 만들려면 12배 희석해야 한다. 총량이 12이고 그 안에 염산이 1이므로, 염산 1 : 물 11의 비율로 섞는 것이 좋다.
(예) 물 110mL에 염산 10mL를 넣는다.
※주의 희석할 때, 산이나 알칼리에 물을 넣으면 용해로 인한 발열로 인해 첨가한 물이 튀어 위험할 수 있다. 희석할 때는 반드시, 물에 산이나 알칼리를 넣도록 한다.
【암모니아수의 경우】
・　진한 암모니아수는 14mol/L이다. 따라서 1mol/L 암모니아수를 만들 때는 진한 암모니아수 1 : 물 13의 비율로 섞는 것이 좋다.
※　용질이 액체이면 몰 농도, 고체인 경우에는 분자량을 알면 목적하는 농도의 수용액을 만들 수 있다.

참고 http://www.edu.pref.kagoshima.jp/curriculum/rika/shou/syougakkou2/gihouhtm/01page/page03.htm

수산화나트륨의 희석에 대하여

수산화나트륨 수용액 농도 빠른 참조표

【수산화나트륨의 경우】
・　수산화나트륨 1몰은 40g이다. 따라서 수산화나트륨 40g을 물에 녹여 1L로 만들었을 때가 1mol/L이다.
1mol/L (4%) 수산화나트륨 수용액 100mL를 만들려면 수산화나트륨 4g을 물에 녹여 100mL로 만든다.
※　수산화나트륨은 물에 녹일 때 발열 반응을 일으킨다. 따라서 소량의 물에 녹여 수온을 올린 다음 나머지를 녹이면 쉽다.

참고 http://www.edu.pref.kagoshima.jp/curriculum/rika/shou/syougakkou2/gihouhtm/01page/page03.htm

◆ 다량의 용액 (약 500mL 이상)을 만들 경우

만들 용량에 맞는 메스실린더(예: 500mL를 만들려면 500mL 또는 1000mL)로 증류수를 측정하여, 절반은 큰 비커 A에 옮기고 나머지는 메스실린더에 남겨둡니다.

저울을 사용하여 다른 비커 B에 수산화나트륨을 측정하여 즉시 1번 비커 A의 증류수에 넣고 잘 저어줍니다. 2번 비커 B 바닥에 붙어있는 수산화나트륨은 메스실린더의 증류수를 더하여 녹인 후 1번 비커 A에 옮깁니다.

필요하다면 시약 병에 옮겨 보관합니다. 시약 이름, 농도, 제조일, 제조자 등을 기재한 라벨을 붙여주세요.

◆ 소량의 용액 (약 500mL 미만)을 만들 경우

메스실린더(예: 100mL를 만들려면 100mL 또는 200mL)로 증류수를 측정합니다.

저울을 사용하여 비커에 수산화나트륨을 측정하여 즉시 1번에서 측정했던 증류수를 넣고 잘 저어줍니다.

필요하다면 시약 병에 옮겨 보관합니다. 시약 이름, 농도, 제조일, 제조자 등을 기재한 라벨을 붙여주세요.

http://www.saitama-u.ac.jp/ashida/calcgrap/apadj002.html

염화구리 전기분해 시 농도 조절에 대하여

전기 분해에 사용할 염화구리 용액 조절은 염화구리 13g을 취해 증류수를 넣고 300g의 수용액으로 만들었습니다. 대략 3% 염화구리 수용액입니다. 자세한 내용은 이쪽을 참고해주세요. 묽은 용액이지만 실험은 충분히 가능합니다.

シャーペンの芯で塩化銅の電気分解！マイクロスケール実験で廃液を少なくSDGsな実験を

다니엘 전지 농도 조절에 대하여

#황산아연 수용액 5% 9.8g에 물 100g #황산구리 수용액 약 17% 35.7g에 물 100g

자세한 내용은 여기에 정리했습니다.

準備が楽々「ハンバーガー式ダニエル電池」で生徒の探究心を刺激！

기타 참고할 만한 사이트

*산성·알칼리성 조사 실험 이 실험은 리트머스 종이의 색이 변하면 되므로, 보통 약 0.3~1 mol/L 정도면 충분합니다. 0.3 mol/L라면, 진한 염산 : 물 = 1:39 *금속을 넣어 수소 발생 실험 금속을 녹이는 실험은 어느 정도의 농도가 필요합니다. 약 3 mol/L로 묽히십시오. 진한 염산 : 물 = 1:3

참고 https://www.ice.or.jp/nc/?action=common_download_main&upload_id=1169

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