당량
미국 혈액 검사지에는 「K 4.2 mEq/L」, 유럽 검사지에는 「K 4.2 mmol/L」라고 적힌다. 칼륨은 전하가 하나라서 숫자가 같다. 칼슘은 두 배 차이 난다. 2.5 mmol/L는 5 mEq/L다. 당량은 입자 자체가 아니라 그 일을 센다. 수소 이온 몇 개를 대신하는지, 전하 몇 개를 나르는지.
화학자들은 몰보다 훨씬 먼저 당량을 썼다. 산과 염기는 하나가 다른 하나를 얼마나 중화하는지로 비교했고, 여기서 용액의 노르말 농도가 나왔다: 1 N = 1 Eq/L. IUPAC은 오래전부터 이 표기를 권하지 않는다. 그래도 당량은 의학, 수처리, 토양학에 남았다.
| 기호 | Eq · 실제로는 mEq/L |
| 정의 | 1 Eq = 1 mol / z — 1 mol의 H⁺와 반응하거나 1 mol의 전하를 나르는 물질의 양 |
| 기준값 | 1 mEq Ca²⁺ = 0.5 mmol = 20.04 mg · 1 mEq Na⁺ = 22.99 mg · 1 Eq가 나르는 전하 96 485 C |
| 도입 | 당량 무게 — 리히터, 1792 · 노르말 용액 — 19세기 · SI에 들지 않음 |
| 규격 | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · ISO 6059 · ISO 11260 |
| 대표 값 | 140 mEq/L — 혈장의 Na⁺ · 5 mEq/L — Ca²⁺ · 546 mEq/L — 바닷물의 Cl⁻ |
01 · 정의
전하로 나눈 몰
염산 1몰은 수소 이온 1몰을 내놓는다. 황산 1몰은 2몰을 내놓는다. 이들을 중화하는 데 드는 염기의 양은 다르다. 당량은 이를 미리 맞춘다: HCl 1 mol은 1 Eq, H₂SO₄ 1 mol은 2 Eq.
이온도 마찬가지다. z는 이온의 전하 또는 반응에서 수소 이온의 수다. 당량의 양은 물질량에 z를 곱한 것이다. 용액에서 양이온 당량의 합은 언제나 음이온 당량의 합과 같다. 용액은 전기적으로 중성이다. 오른쪽 혈액 이온 그림은 여기에 바탕을 둔다.
혈액의 플러스와 마이너스는 맞아떨어진다
왼쪽 기둥은 혈장의 양이온, 오른쪽은 음이온이다. 블록마다 높이가 그 농도다. 청록 블록은 양이온, 보라는 음이온이다. 자홍 블록은 검사실이 재지 않는 음이온으로, 단백질, 인산, 유기산이다. 그 높이는 음이온 차와 같다. mEq/L에서는 두 기둥 높이가 늘 같다. mmol/L로 바꾸면 칼슘과 마그네슘이 절반으로 줄어 균형이 사라진다.
분자는 수소를 몇 개 내놓나
칸마다 구조식이 있다. 보라색은 산이 염기에 넘기는 수소 원자이고, 그 수가 z다. 분홍색은 산소다. 식 아래는 1몰에 든 당량의 수다. 시트르산에는 수소 원자가 여덟 개 있지만 내놓는 것은 세 개뿐이다 — COOH기에 있는 것들이다.
1밀리몰, 당량의 수는 제각각
플라스크에는 물 25 mL와 정확히 1 mmol의 산, 뷰렛에는 0.100 mol/L NaOH 염기가 있다. 꼭지를 열면 방울이 플라스크로 떨어지고, 교반자가 섞고, 전극이 pH를 잰다. 청록은 염기와 그에 관련된 모든 것이다: 뷰렛의 눈금, 넣은 당량. 보라는 산과 그 수소 이온. 자홍은 지시약과 당량점. 오른쪽 화면이 적정 곡선을 기록한다. 점선은 산 1몰당 염기를 정확히 1, 2, 3 당량 넣은 자리에 있다. 화면 아래 두 막대: 플라스크에 산이 몇 당량 있는지, 염기를 얼마나 넣었는지. 시간은 실제 시간이다. 20 s 동안 아무것도 하지 않으면 실험이 저절로 시작된다.
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02 · 환산
| {n} | {v} | {note} |
1가 이온 — Na⁺, K⁺, Cl⁻, HCO₃⁻ — 에서는 mEq/L와 mmol/L가 같다. 2가에서는 mEq/L가 두 배, 3가에서는 세 배다. 그래서 검사지가 mEq에서 mmol로 바뀌어도 칼슘, 마그네슘, 인산의 숫자만 바뀐다.
물의 경도도 당량으로 센다. 독일 경도 °dH는 리터당 CaO 10 mg, 프랑스 경도 °fH는 CaCO₃ 10 mg이다. 둘 다 mEq를 거쳐 환산한다: 1 mEq/L = 2.8 °dH = 5.0 °fH = 50 mg/L CaCO₃.
03 · 크기의 차수
04 · 측정 기기
05 · 표기 규칙
06 · 이웃 단위
07 · 역사 부문
당량은 SI에 들지 않으며, 든 적도 없다. IUPAC은 몰만 쓰고 무엇을 세는지 밝히라고 권한다: n(½Ca²⁺) = 2 mmol은 칼슘 2 mEq와 같은 뜻이다. 표기는 길어지지만 따로 단위가 필요 없고, 입자가 바로 보인다.
당량의 가장 큰 함정은 같은 물질이라도 당량의 수가 달라질 수 있다는 것이다. 인산은 페놀프탈레인으로는 수소 이온을 두 개, 메틸 오렌지로는 한 개 내놓는다. 그래서 용액 라벨에는 노르말 농도 옆에 그것을 계산한 반응을 늘 적는다.
산 한 방울이 즙의 색을 바꾸고, 소금은 불꽃에 색을 입히고, 물은 한 번 두드리면 언다. 그 아래에 Simetrium의 모든 페이지가 분야별, 가나다순으로 있다.
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