20%(W/V) NaOH용액의 농도는 몇 N인가? (단, NaOH의 분자량은 40 이다.)
- 4N
- 40N
- 10N
- 5N
정답과 해설 보기
정답 ④ · 20%(W/V) NaOH 용액은 용액 100mL 당 NaOH가 20g 녹아있음을 의미합니다. NaOH의 분자량은 40이므로, 20g은 20/40 = 0.5 몰(mol)입니다.
20% NaOH 용액 1L에는 200g이 들어 5몰이므로 1가 염기인 NaOH의 정규도는 5N이다.
개념 한 쪽
산업위생관리산업기사 화학 및 기기분석법의 종류 — 흡광도·희석·검출한계 등 기본 계산·기기 선택
시료 분석에는 다양한 기기와 계산법이 사용된다. 흡광도 계산, 용액 희석, 검출한계 산출, 적절한 검출기 선택, 용매와 여과지 특성 등은 작업환경측정에서 자주 만나는 핵심 지식이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「화학 및 기기분석법의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 농도 변환 계산 | 1 | %W/V를 정규도로 바꾸는 계산을 묻는다 |
| pH→질량 계산 | 1 | pH와 부피로 용액 내 용질의 질량을 구하는 절차를 묻는다 |
| 흡광도 계산 | 1 | 투과율로부터 흡광도를 로그로 계산하는 과정을 묻는다 |
뜻
흡광도는 빛이 시료를 통과한 뒤 남은 빛의 비율인 투과율을 로그로 변환하여 나타내는 값으로 정의된다. 수식은 A = -log10(T)이며, 투과율 T가 0.5이면 A는 약 0.301, T가 0.2이면 A는 약 0.699가 된다. 이 원리는 램버트-베어 법칙의 기초로 계산 문제에 자주 쓰인다.
용액의 희석 계산은 농도와 부피의 곱이 보존된다는 원리로 해결한다. 식은 N1V1 = N2V2로 표기되며, 초기 농도와 부피로부터 최종 부피를 구한 뒤 추가할 물의 양은 최종 부피에서 초기 부피를 빼서 구한다. 예를 들어 2N 100mL 용액을 0.5N으로 만들려면 최종 부피를 계산해 추가 증류수 양을 산출한다.
분석법의 검출한계(LOD)는 빈 시료(blank)를 반복 측정한 값의 표준편차를 이용하여 정의한다. 일반적으로 LOD는 blank 측정의 표준편차에 3을 곱한 값으로 산출하며, 정량한계(LOQ)는 표준편차의 10배임을 구분해야 한다.
기체크로마토그래피(GC)에서 검출기 선택은 분석 대상 물질의 특성에 따라 결정한다. 유황(S) 또는 인(P) 등 특정 원소를 포함한 화합물은 FPD(flame photometric detector)가 선택적 검출에 유리하며, 범용 유기물 검출에는 FID, 할로겐계 물질에는 ECD, 범용 저감도 검출에는 TCD가 쓰인다.
시료 채취와 전처리에 쓰이는 물질·기구의 물성도 분석 결과에 영향이 있다. 이황화탄소는 활성탄관 탈착용매로 사용되며 유해하고 휘발성이 강하므로 취급에 주의가 필요하다. 여과지는 목적에 따라 재질을 선택하며, 흡습성이 적고 경량인 PVC 여과지는 중량분석, 유리규산 및 6가 크롬 채취에 적합하다.
예제
원자흡광분석에서 투과율이 50%인 경우 흡광도 A는 A = -log10(0.5) ≈ 0.301이므로 보기에 0.3이 있으면 정답으로 택한다는 해설을 제시한다. 유사하게 최초광의 80%가 흡수되어 투과율이 20%이면 A = -log10(0.2) ≈ 0.699로 약 0.7을 답으로 구한다는 절차를 설명한다.
희석 계산 예시로 2N 용액 100mL에서 0.5N 용액을 만들려면 N1V1=N2V2를 이용해 V2를 구한다. 2×100 = 0.5×V2 이므로 V2=400mL이며, 추가할 물은 400-100=300mL임을 계산 과정으로 제시한다.
검출한계 산출 예시로 blank를 여러 번 측정해 표준편차가 0.03 μg/L이면 LOD = 3×0.03 = 0.09 μg/L로 계산한다는 절차를 제시한다.
기기 선택 예시로 이황화탄소와 같은 유황 함유 화합물은 GC에서 FPD가 선택적·민감 검출에 적절하므로 해당 물질 분석 시 FPD를 선택한다는 원칙을 제시한다.
대표 기출 3문항
PH = 2인 염산 수용액 800㎖속에 들어있는 순수한 HCl의 무게는? (단, HCl은 전량 해리된다, Cl원자량 : 35.5 )
- 0.292g
- 0.438g
- 1.92g
- 16.7g
정답과 해설 보기
정답 ① · pH = 2인 용액의 수소이온농도 [H+]는 10^(-2) = 0.01 몰/리터입니다. 염산(HCl)은 강산이므로 전량 해리되며, HCl의 농도도 0.01M이 됩니다.
pH=2는 [H+]=0.01M이므로, 0.8L 용액 속 HCl 몰수를 구한 후 분자량 36.5를 곱하면 0.292g이 된다.
원자흡광분석기에서 어떤 시료를 통과하여 나온 빛의 세기가 시료를 주입하지 않고 측정한 빛의 세기의 50%일 때 흡광도는 약 얼마인가?
- 0.1
- 0.3
- 0.5
- 0.7
정답과 해설 보기
정답 ② · 원자흡광분석기에서 투과율과 흡광도의 관계를 묻는 문제이다. 흡광도 A는 시료를 주입하지 않았을 때의 빛의 세기를 I0, 시료를 통과한 빛의 세기를 I라 할 때 A = log(I0/I)로 정의된다.
흡광도 A = -log10(T)이므로 투과율 50%일 때 A ≈ 0.301이다.
자주 묻는 물음
- 흡광도는 어떻게 계산하나?
- 흡광도 A는 투과율 T의 로그로 정의되며 A = -log10(T)로 계산한다. 예를 들어 투과율 0.5이면 A≈0.301, 0.2이면 A≈0.699이 된다.
- 희석할 때 추가할 물의 양은 어떻게 구하나?
- N1V1 = N2V2로 최종 부피 V2를 구한 뒤, 추가할 물의 양은 V2에서 초기 부피 V1을 빼서 산출한다. 예시로 2N 100mL를 0.5N으로 희석하면 최종 부피는 400mL, 추가 물은 300mL이다.
- 검출한계는 어떤 식으로 정의하나?
- 검출한계(LOD)는 blank 시료 반복 측정의 표준편차 SD에 3을 곱한 값으로 정의한다. 예를 들어 SD가 0.03이면 LOD는 0.09가 된다.
이 개념 문제 10개 풀기 회원용
산업위생관리산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.