핵심 해설
이 문제는
EDTA 킬레이트 적정의 기본 원리를 묻고 있어요.
Mg²⁺와 EDTA는 1:1 몰비(Molar ratio)로 안정한 킬레이트(Chelete)를 형성하는 것이 핵심입니다. 정량 분석에서 부피 분석(Volumetric Analysis)의 정확한 계산 능력을 평가하는 전형적인 문제예요.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! EDTA 표준용액(0.05 mol/L)이 19.80 mL 소비되었으므로, 소비된 EDTA의 몰수를 먼저 계산합니다.
소비된 EDTA 몰수 = 0.05 mol/L × 0.01980 L = 9.90 × 10⁻⁴ mol. Mg²⁺와 EDTA는 1:1로 반응하므로, 검체 20.00 mL 속의 MgSO₄·7H₂O의 몰수도 9.90 × 10⁻⁴ mol입니다. 이 몰수에 분자량(246.47 g/mol)을 곱하면 질량(0.2440 g)을 구할 수 있고, 최종적으로 1 L 기준 농도(g/L)로 환산하면 0.2440 g / 0.02000 L = 12.20 g/L가 됩니다. 보기 중 가장 근사값인
약 12.15 g/L (①번)이 정답이에요.
오답 분석 (Distractor Analysis)
혼동 주의! ①번 정답 외의 선택지들은 계산 과정에서 흔히 실수할 수 있는 지점을 노린 보기들입니다.
②번 약 48.60 g/L: 검체 부피(20 mL)를 고려하지 않고, 1 L 기준으로 소비된 EDTA 몰수(9.9×10⁻⁴ mol)를 그대로 사용한 경우 (9.9×10⁻⁴ × 246.47 × 1000/20 = 12.2 g/L가 아닌, 다른 오류) 또는 단순 분자량 계산 착오로 나올 수 있습니다.
③번 약 12.15 g/L:
혼동 주의! 정답과 거의 유사하지만, 계산 시 반올림 과정에서 차이가 발생할 수 있습니다. 정확한 계산값(12.20 g/L)에 더 가까운 ①번이 정답입니다.
④번 약 6.08 g/L: 검체 부피를 20.00 mL가 아닌 40.00 mL로 잘못 생각했거나, 몰수 계산을 2배로 적게 한 경우입니다.
⑤번 약 36.45 g/L: 분자량 계산이나 검체 부피 환산 과정에서 3배의 오류가 발생한 경우입니다.
개념 정리
EDTA 적정은 금속 이온(Metal Ion) 정량에 널리 쓰이는 방법입니다. Mg²⁺ 외에도
Ca²⁺, Zn²⁺, Fe³⁺ 등 다양한 2가 및 3가 금속 이온과 1:1 킬레이트를 형성합니다. 적정 조건(예: pH 완충용액)에 따라 선택적 정량이 가능하다는 점도 기억해두세요.
한눈에 비교!
| 단계 | 계산 과정 |
|---|
| EDTA 소비 몰수 | 0.05 mol/L × 0.01980 L = 9.90 × 10⁻⁴ mol |
| 검체 내 MgSO₄·7H₂O 몰수 | 1:1 반응 → 9.90 × 10⁻⁴ mol |
| 검체 내 MgSO₄·7H₂O 질량 | 9.90 × 10⁻⁴ mol × 246.47 g/mol = 0.2440 g |
| 농도(g/L) | 0.2440 g / 0.02000 L = 12.20 g/L |
암기 팁
부피 분석 계산에서 자주 나오는 공식:
M₁V₁ = M₂V₂ (동일 물질의 묽힘)와는 달리, EDTA 적정에서는
C(EDTA) × V(EDTA) = n(Mg²⁺) 공식을 기억하세요. 항상 단위 변환(L ↔ mL)에 주의해야 합니다.
국시 빈출 포인트
약사 국가고시에서는 단순 계산뿐 아니라,
부정확한 종말점 판정이나
금속 이온과의 착물 안정도 상수(Stability Constant) 차이를 이용한 선택적 적정 문제가 응용되어 출제될 수 있습니다.
기출 변형 주의!
“검체 중
Ca²⁺ 농도를 구하시오”로 변형될 수 있어요. Ca²⁺ 역시 EDTA와 1:1로 반응하며, 분자량이 MgSO₄·7H₂O와 다르므로(100.09 g/mol) 계산값이 달라집니다. 다양한 금속 이온의 분자량을 함께 암기해두는 것이 좋습니다.