핵심 해설핵심 개념 분석 (Key Concept)
이 문제는 이온 강도(Ionic strength, I)를 계산하는 기본 공식을 묻고 있어요.
이온 강도는 용액 내 모든 이온의 전하량과 농도를 고려한 물리화학적 척도로, 이온 간 정전기적 상호작용(Electrostatic interaction)의 세기를 나타냅니다.
공식: I = (1/2) Σ (c_i · z_i²)
여기서 c_i는 각 이온의 몰농도(mol/L), z_i는 그 이온의 전하수(Charge number)예요.
NaCl은 수용액에서 Na⁺(z=+1)와 Cl⁻(z=-1)로 완전 해리(Complete dissociation)되므로, 각 이온의 농도는 0.1 mol/L입니다.
정답 근거 (Answer Rationale)
I = (1/2) × [ (0.1 mol/L × 1²) + (0.1 mol/L × (-1)²) ]
= (1/2) × [0.1 + 0.1]
= (1/2) × 0.2
= 0.1 mol/L핵심! 1:1 전해질(1가-1가 염)의 경우, 이온 강도는 전해질의 몰농도와 동일합니다.
따라서 정답은 ②번 0.1 mol/L이에요.
오답 분석 (Distractor Analysis)혼동 주의!
① 0.4 mol/L: 전하를 고려하지 않고 Na⁺와 Cl⁻ 농도를 단순 합산(0.1+0.1=0.2)한 뒤 2배를 잘못 곱하거나, 2가 이온(예: MgCl₂) 계산식과 혼동한 경우예요.
③ 0.3 mol/L: 계산 오류 또는 전하수의 제곱 처리를 잘못한 경우입니다.
④ 0.2 mol/L: Σ(c_i · z_i²)까지만 계산하고 (1/2)를 곱하지 않은 전형적인 실수예요.
⑤ 0.05 mol/L: (1/2)를 한 번 더 곱하는 등 이중 적용한 오류입니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
이온 강도는 활동도 계수(Activity coefficient) 계산에 필수적이며, Debye-Hückel 이론에서 핵심 파라미터로 사용됩니다.
다른 전해질 유형도 함께 알아두세요:
- 2:1 전해질(CaCl₂): I = 3 × c (예: 0.1 M CaCl₂ → I = 0.3 M)
- 1:2 전해질(Na₂SO₄): I = 3 × c
- 2:2 전해질(MgSO₄): I = 4 × c
개념 정리
이온 강도(I) = (1/2) × Σ(각 이온 농도 × 전하수²)
1:1 전해질(NaCl, KCl 등)은 I = 몰농도 (c)
약물 용액의 용해도, 안정성, 생체이용률에 영향을 주는 중요한 물리약학 개념입니다.
한눈에 비교!
전해질 종류
예시
이온 강도 (I) 공식
1:1
NaCl
I = c
2:1
CaCl₂
I = 3c
1:2
Na₂SO₄
I = 3c
2:2
MgSO₄
I = 4c
암기 팁
"1:1은 그냥 c, 나머지는 전하수 곱을 잘 챙기자!"
(1/2)를 빼먹는 실수가 가장 많으니, 공식을 쓸 때 반드시 (1/2)부터 적는 습관을 들이세요.
국시 빈출 포인트
약사 국가고시 물리약학에서 이온 강도는 단순 계산 문제뿐 아니라 약물의 용해도 프로파일(Solubility profile)이나 완충용액(Buffer solution)과 연계된 응용 문제로 자주 출제됩니다. 공식을 정확히 외우고, 전해질 유형별 계산을 연습해두세요.
기출 변형 주의!
"0.2 mol/L NaCl + 0.1 mol/L CaCl₂ 혼합 용액의 이온 강도는?"
→ 각각 계산 후 합산: (0.2) + (0.1×3) = 0.5 mol/L
혼합 용액 문제도 대비해야 합니다.
약국/임상 실무 가이드임상 시나리오 (Clinical Scenario)
주사제 조제실에서 염화나트륨 주사액(Saline)과 염화칼슘 주사액(Calcium chloride)을 혼합하려 합니다.
약사는 혼합 용액의 이온 강도 변화가 약물의 용해도(Solubility)나 침전(Precipitation) 위험에 미치는 영향을 평가해야 해요.
예를 들어, 일부 항생제(Ceftriaxone 등)는 고농도 칼슘 이온과 결합하여 침전을 일으킬 수 있으므로 혼합 금기(Incompatibility)입니다.복약지도 및 중재 전략 (Counseling & Intervention)
1. 핵심! 처방 검수(DUR) 시 정맥주사 혼합액의 물리화학적 적합성을 확인합니다.
2. 이온 강도가 급격히 높아지면 Salting-out 효과로 약물 용해도가 감소할 수 있습니다.
3. 특히 고농도 전해질(Electrolyte concentrate)과 혼합 시 침전 위험을 반드시 점검해야 합니다.환자 안전 및 주의사항 (Precautions)
- 수액 혼합 시 혼동 주의! NaCl 0.9% 생리식염수는 약 I=0.154 M, 링거액(Ringer's solution)은 다양한 이온 포함
- 신생아, 신부전 환자에게 전해질 과부하 위험
복약지도 프로토콜
주사제 혼합 시: ① 각 약물의 pH와 이온 강도 확인 ② 육안 침전 확인 ③ 참고문헌(예: Trissel's Handbook) 활용
선배 약사의 한마디
"물리약학의 기본 개념인 이온 강도는 단순 공식 이상으로, 약국에서 주사제 혼합, 경구약의 생체이용률 예측 등 실제 업무와 직결됩니다. '이론은 실무의 기초'임을 잊지 말고, 약의 용해도와 안정성을 생각하며 공부하세요!"