[쉽게설명]농도단위(mg/L, g/L, ppm, ppb, mol/L, mmol/L, % w/w, % w/v, % v/v,) 설명과 단위환산식

안녕하세요 대학교실험실, 기업부설연구소를 대상으로

맞춤형 실험장비 및 시제품을 맞춤제작하고 있는 에이비랩솔루션입니다.

 

https://blog.naver.com/ablab2016/223781602973

연구·개발을 위한 맞춤형 실험·분석 장비 설계/제작

 

 

 

1. 서론

농도는 특정 물질이 용액이나 혼합물 내에 얼마나 포함되어 있는지를 나타내는 중요한 물리화학적 개념이다. 농도를 나타내는 방법은 여러 가지가 있으며, 사용되는 단위는 목적과 산업 분야에 따라 다를 수 있다. 본 보고서에서는 대표적인 농도 단위를 정리하고, 단위 변환 방법을 제시한다.

---

 

2. 농도의 개념과 단위

농도는 일반적으로 용질(녹아 있는 물질)의 양을 용매(용해시키는 물질) 또는 용액(용질과 용매의 혼합물)의 양과 비교하여 나타낸다. 농도를 표현하는 주요 단위는 다음과 같다.

 

2.1 질량 대비 농도 (Mass Concentration)

1. mg/L (밀리그램 퍼 리터, milligrams per liter)
   • 1L의 용액에 녹아 있는 용질의 질량(밀리그램)을 나타낸다.
   • 주로 환경분석(수질, 대기), 식품분석 등에 사용됨.
2. g/L (그램 퍼 리터, grams per liter)
   • 1L의 용액에 포함된 용질의 질량(그램)으로 나타낸다.
   • 주로 화학 분석, 생명과학 실험 등에 사용됨.
3. ppm (parts per million, 백만분율)
   • 100만 개 중에서 특정 성분이 차지하는 비율을 의미하며, 대개 mg/L와 동일하게 사용됨(수용액 기준).
   • 환경 및 산업 분석에서 흔히 사용됨.
4. ppb (parts per billion, 십억분율)
   • 10억 개 중 특정 성분이 차지하는 비율을 나타냄.
   • 대기오염, 미량 분석 등에 사용됨.

 

2.2 몰 농도 (Molar Concentration, Molarity, M)

1. M (몰 퍼 리터, Molarity, mol/L)
   • 용액 1L당 용질의 몰 수(몰)를 나타냄.
   • 주로 화학 실험, 약학, 생명과학 연구에서 사용됨.
2. mM (밀리몰 농도, millimolar, mmol/L)
   • 1L의 용액에 1밀리몰(10⁻³ mol) 용질이 포함됨을 의미함.

 

2.3 질량 백분율 (Mass Percentage, % w/w, % w/v)

1. %(w/w) (Weight by Weight Percentage, 질량 백분율)
   • 전체 용액(용매 포함) 대비 용질의 질량 백분율을 의미함.
   • 주로 식품, 의약품, 화학 제품 등에 사용됨.
2. %(w/v) (Weight by Volume Percentage, 질량-부피 백분율)
   • 용매의 부피(ml)에 대한 용질의 질량(g) 백분율을 나타냄.
   • 생명과학 실험, 약학 분야에서 자주 사용됨.

 

2.4 부피 대비 농도 (Volume Concentration, % v/v)

1. %(v/v) (Volume by Volume Percentage, 부피 백분율)
   • 전체 용액의 부피 대비 용질의 부피 백분율을 의미함.
   • 알코올 농도(예: 70% 에탄올) 등에서 사용됨.

---

3. 단위 변환 방법

각 농도 단위는 용질과 용매의 물리적 특성(밀도, 분자량 등)에 따라 변환이 가능하다. 대표적인 변환식을 정리하면 다음과 같다.

 

3.1 mg/L ↔ ppm 변환

• 수용액의 경우,
  1mg/L=1ppm
  단, 물의 밀도가 1 g/mL(25℃)일 경우 성립
  
  
• 만약 용액의 밀도가 1 g/mL가 아니라면,
  ​

3.2 ppm ↔ ppb 변환

1 ppm=1000 ppb

3.3 mg/L ↔ mol/L 변환

​

예를 들어, NaCl(분자량 = 58.44 g/mol) 58.44 mg/L 용액의 몰 농도를 구하면,

 

3.4 %(w/v) ↔ mg/mL 변환

1%(w/v)=10 mg/mL1

즉, 1g의 용질이 100mL의 용액에 녹아 있다면, 1% (w/v)는 10 mg/mL와 같다.

---

 

4. 결론

본 보고서에서는 다양한 농도 단위와 그 변환 방법을 정리하였다. 농도 단위는 실험 분야에 따라 다르게 사용되므로, 목적에 맞는 적절한 단위를 선택해야 한다. 또한, 단위 변환 시 용질의 특성과 용매의 밀도를 고려해야 하며, 실험 환경에 따라 변환식을 정확하게 적용하는 것이 중요하다.

---

5. 참고문헌

1. Chang, R. (2010). Chemistry (10th ed.). McGraw-Hill.
2. Skoog, D. A., West, D. M., & Holler, F. J. (2013). Fundamentals of Analytical Chemistry (9th ed.). Brooks Cole.
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9th ed.). W. H. Freeman.
4. 대한민국 환경부. (2023). 환경 기준 및 수질 분석 방법.
5. 대한화학회. (2022). 화학 실험 기초 가이드.

 

"저희 에이비랩솔루션은 간단한 컨셉만 주셔도,

연구 목표에 맞는 실험 장비를 설계부터 제작까지 정확하게 진행해 드립니다

항상 연구원님의 아이디어를 실현하고 연구 목표를 달성하는 데 도움이 될 수 있도록

최선을 다하겠습니다. 감사합니다"