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  적정 농도계산 (+단위환산) 질문입니다.
  글쓴이 : thermo   고유ID : thermo9798     날짜 : 18-12-15 21:47     조회 : 200    
안녕하세요. 적정에 대해 공부하다 모르는부분이 생겨 질문남깁니다.
정확히는 단위환산에 대한 의문입니다.

인터넷에서 COD 농도 계산에 대해 아래와 같이 나와있습니다.
COD (mg O/L) = (a-b) * f * 1,000/V * 0.2
 
  a : 시료의 적정에 소비된 0.025N-KMnO4 용액 (ml)
  b : 바탕시험 적정에 소비된 0.025N-KMnO4 용액 (ml)
  f : 0.025N-KMnO4 용액 역가(factor)
  V : 시료의 양 (mL)

Q) 위의 식에서 어떻게 mg/L 단위가 나올 수 있는지 모르겠습니다.
0.2는 반응몰비로, 단위는 없는 것으로 알고 있고
(이것도 맞는지 의문입니다. 적정물과 시료물의 반응몰비로 알고 있는데)

1,000 무엇을 의미하며, 단위가 무엇인지 모르겠네요.
다른 식에서는 1,000이 흡수액량을 의미한다고 써있는데,
1,000mg/L여야 단위환산이 맞다고 생각합니다.

만약 1,000이 바탕시험 적정에 사용된 밀도를 의미한다면,
물의 밀도는 10^6mg/L로 알고 있는데, 1,000mg/L가 맞는지... 
어떻게 해도 단위가 mg/L로 나오질 않네요.

(a-b) ml * f * 1000 / (V ml) * 0.2 = mg/L 가 되는 과정 설명해주시면 감사하겠습니다.


답변 기다리겠습니다 :-)
날씨가 많이 추워졌는데, 감기 조심하세요~

스테파노 Stefano   18-12-16 14:25
(1) 항상 느끼는 바이지만 환경관련 규격에서 단위없이 결론치만 써 두고 외우라는 수식들이 대분분입니다.  얻어진 수식들의 설명이 상당히 많은 부분 비약되거나 과다하게 생략되어 있어서 질문에서 인용한 수식처럼 직관적으로 이해하기 어려운 경우가 많습니다.  수식에서 사용한 단순한 숫자의 경우에도 반드시 단위가 필요한 법인데  법을 만든사람들이 법을 하찮게 여기는 습성이 여기에도 배어 있습니다. 

우선 COD의 정의를 먼저 명확히 해두는 것이 중요합니다. (맞는지 확인해 두세요.)

COD = 시료 1 L를 KMnO4용액을 사용하여 시료중의 물질을 산화시킬때 필요로 하는 mg 단위의 산소의 양,  mg O2/L_Sample

i) 우선 시료의 양(부피)을 환산:    샘플  v ml_Sample  =  [1 L/1000 ml ] * v ml_Sample,      A = [1 L/1000 ml ] = [1]
ii) KMnO4용액의 양(부피)환산:    (a-b) ml_Standard KMnO4 Solution = [1 L/1000 ml] * (a-b) ml_Standard KMnO4 Solution,  B =  [1 L/1000 ml ] = [1]
iii) KMnO4 농도를  O2 당량으로 환산 :  0.025 g-eq_KMnO4/L-KMnO4 Solution = (0.025 N-O2/N-KMnO4)/L_KMnO4 Solution = 0.025 g-eq_O2/L-KMnO4 Solution = 0.025 g-2q/L-KMnO4 Solution *[8 g_O2/g-eq_O2] = 0.2 g-O2/L_KMnO4 Solution       
iv) 용액농도 보정:  역가 f 환산(보정)계수 적용,    f, [-]  = f {(Actual, Exact) KMnO4 Solution/KMnO4 Standard Solution}
v) 산소 무게 단위의 환산:  [1000 mg_O2/g_O2]

(2) 위의 환산계수에 해당하는 단위들을  모두 적용하여 원래의 수식에 대입하면 됩니다.
원래의 수식에  0.2의 단위가 빠져 있는데 이 값은 위의 iii)에 있는 값과 단위에 해당합니다.  1000이라는 숫자에도 단위가 빠져 있는데 점검해 보니 [1000 mg_O2/g_O2]임이 확인 되었습니다.  수식중[  ]  부분은 단위환산계수에 해당합니다. 


우변 
= [1 L/1000 ml] * (a-b) ml_Standard KMnO4 Solution    <------적정작업에 사용한 적정액의 부피를 ml 단위로 사용.
*  f {N_KMnO4 Solution/N_Standard KMnO4 Solution}    <------표준 용액의로 만든 용액이 정확히 0.025 N아니라서 보정
*  [1000 mg_O2/g_O2]                                                <------COD 단위가 g_O2/L가 아니라 mg_O2/L 단위라서 환산 
/{[1 L/1000 ml ] * v ml_Sample}                                <------채취한 Sample 량이 L단위가 아니라 ml 단위 사용했음 
* 0.2 g-O2/L_KMnO4 Solution                                    <------KMnO4 정확히 0.025 g-eq/L일 경우 O2의 양으로 환산


이를 모두 계산하면  "mg_O2/L_ Sample" 의 단위의 숫자가 계산되는데  이 값이 바로 COD가 됩니다.    1000 mg_O2/g_O2를 빼고 계산하면  "g_O2/L_Sample"  단위"가 되는데 이는  COD 정의에서 정한 수치 단위의  1/1000  숫자로 계산되니까 불편해서  편리하게 mg/L 단위로 사용하는 것으로 보입니다 .  O2의 무게는 O의 무게와 같기 때문에 O2라고 하면 될 터인데 왜 O라고 했을지 궁금합니다.  1 g_eq_KMnO4 는  1g_eq_O2와 같은데  1 g_eq_O2는 8.000g으로 계산하고 있습니다.
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