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1. 용액의 농도와 밀도
1.1. 용액의 밀도
용액의 밀도는 용액의 단위 부피당 질량이다. 밀도는 크기 성질로서 질량과 부피로 계산할 수 있는 값이며, 세기 성질이다. 온도와 압력이 일정할 때 같은 물질의 밀도는 동일한 값을 가진다. 그러나 온도와 압력이 달라지면 물질의 부피가 변하기 때문에 밀도가 달라진다. 또한 온도와 압력이 일정할 때 서로 다른 물질의 밀도는 다른 값을 나타낸다. 따라서 밀도는 물질을 구별할 수 있는 물질의 특성이 된다. 밀도를 측정하기 위해서는 시료의 질량과 부피를 측정하여야 하며, 질량 측정에는 전자저울과 화학저울 등이, 부피 측정에는 눈금 실린더, 피펫, 뷰렛 등이 사용된다. 피펫과 뷰렛은 눈금 실린더에 비해 정밀도가 높다. 액체 물질의 밀도를 측정하는 방법은 먼저 부피를 측정하고, 이어서 질량을 측정한 후 밀도를 계산하는 것이다. 온도와 압력이 일정할 때 같은 물질의 밀도는 일정한 값을 가지지만, 다른 물질의 밀도는 다른 값을 갖는다. 이를 통해 밀도는 물질을 구별할 수 있는 물질의 고유한 특성이 된다.
1.2. 농도의 정의와 단위
농도는 용액 내 성분의 비율로 그 정도가 진함과 묽음의 정도를 알려준다. 농도를 구하는 여러 방법이 있는데, 퍼센트 농도는 100g의 용액 내 녹아 있는 용질의 g수에 100을 곱한 값으로 % 수치로 나타낸다. 몰농도는 용질의 몰수를 용액의 부피로 나눈 농도로, 이때 용액의 부피는 1L를 말하며 몰농도의 단위는 mol/L가 된다. 몰랄농도는 용질의 몰수를 용매 1000g으로 나눈 농도로, 단위는 mol/kg이 되며 부피를 기준으로 하는 몰농도와 달리 질량을 기준으로 하기 때문에 온도에 영향을 받지 않는다. 따라서 농도는 용액 내 성분의 비율을 다양한 단위로 나타낼 수 있다. 이러한 농도의 정의와 단위는 실험이나 분석에서 매우 중요하게 사용된다.
1.3. 밀도와 농도의 관계
밀도는 단위 부피 당 질량을 나타내므로 크기 성질인 질량과 부피로 계산할 수 있는 값이다. 또한 밀도는 세기 성질이기 때문에 온도와 압력이 달라짐에 따라 물질의 부피가 변하면 밀도도 변하게 된다. 동일한 물질이라도 온도와 압력 조건에 따라 밀도 값이 달라질 수 있다.
한편, 농도는 용액 내 성분의 비율을 나타내는 척도로, 용질의 양과 용액의 부피 또는 질량으로 표현된다. 농도의 단위에는 질량 백분율(wt%), 부피 백분율(vol%), 질량 농도(kg/m3, g/L), 몰농도(mol/L), 몰랄농도(mol/kg) 등 다양한 형태가 있다.
밀도와 농도는 모두 용질의 질량에 비례하기 때문에 밀도와 농도 사이에 비례관계가 성립한다. 즉, 용액의 농도가 높을수록 단위 부피 당 질량이 증가하여 밀도가 높아진다. 따라서 용액의 농도를 알면 밀도를 예측할 수 있고, 반대로 용액의 밀도를 측정하면 농도를 추정할 수 있다. 이러한 밀도와 농도의 비례 관계는 다양한 실험과 분석 기법에서 활용된다.
2. 당도 측정
2.1. 당도의 정의
당도는 용액 내에 존재하는 당의 함량을 백분율로 나타낸 수치이다. 당도는 주로 당도계, 굴절계, 비중계 등을 이용하여 측정한다. 1Brix는 100g의 물 속에 녹아 있는 설탕의 양(g)을 의미한다. 따라서 당도는 용질(...
