[화학분석기사 필기] 22년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

표준상태 밀도 2 g/L로 몰질량을 구하면 $M = 2 \, \text{g/L} \times 22.4 \, \text{L/mol} = 44.8 \, \text{g/mol}$이다. 화합물 중 X의 질량 백분율이 82wt%이므로 수소의 질량 백분율은 18wt%이고, 1mol(44.8g) 중 수소의 질량은 $44.8 \times 0.18 = 8.064 \, \text{g}$이다.

빛의 종류에 따라 단색화 장치의 기계적 구조가 큰 차이를 갖는다는 설명이 가장 거리가 멀다.
단색화 장치(monochromator)는 광원에서 나오는 넓은 파장 범위의 빛에서 특정 파장 대역만을 선택하여 추출하는 장치로, 필터·회절격자·프리즘 등의 분산 소자를 사용하며 이들을 회전·이동시켜 연속적으로 파장을 변화시키는 방식으로 작동한다.
슬릿(slit)은 투과 파장폭과 강도를 조절하여 분해능과 신호강도의 균형을 결정하므로 성능에 중요한 역할을 한다.
단색화 장치의 기본 원리와 구조(분산 소자, 슬릿, 렌즈 등)는 자외선·가시광선·적외선 등 측정 파장 범위에 관계없이 본질적으로 동일하며, 광학소재나 회절격자 선폭 같은 세부 사양만 조정될 뿐이다.

HPLC 교정 시 오븐과 운반가스 성능 확인은 해당하지 않는다.
HPLC는 액체 이동상과 액체 시료를 다루는 기기이므로, 교정 시 확인해야 할 항목은 바탕선(베이스라인) 안정성, 시료 주입 장치의 정확성, 표준물질에 대한 크로마토그램 응답성 등이다.
반면 오븐과 운반가스는 가스크로마토그래피(GC)의 핵심 구성 요소다. GC는 기화된 시료를 불활성 기체(운반가스)로 가열된 컬럼을 통해 분석하지만, HPLC는 액체 이동상을 펌프로 가압하여 상온 또는 온도 조절 컬럼을 통해 분석하므로 HPLC 교정 절차에서 오븐과 운반가스 성능 확인은 관련 없는 항목이다.

저울대 고정장치가 가장 필요 없는 장치다.
전자식 분석용 저울은 시료의 무게에 의한 로드셀(또는 센서)의 변위를 전기신호로 변환하여 측정한다.
코일 — 자기장 내에서 전류를 받아 힘을 발생시켜 무게를 평형시키는 핵심 부품이다.
영점 검출기 — 저울이 평형 상태인지를 감지하는 필수 장치다.
전류 증폭장치 — 미약한 센서 신호를 증폭하여 정확한 측정을 가능하게 한다.
반면 저울대 고정장치는 측정 중 저울대를 움직이지 못하도록 하는 것으로, 측정 전후 또는 운반 시에만 필요한 보조 기구일 뿐 정상적인 측정 과정에서는 작동하지 않는다.

세 물질 중 CH3OH는 O-H 결합을 가져 분자간 수소결합이 가능하므로 분자량이 비슷함에도 끓는점이 가장 높다. 메탄올 분자는 극성 분자이므로 쌍극자-쌍극자 인력도 함께 작용한다. 공유결합은 분자 내부 결합이라 분자간 작용력이 아니며, C2H6은 분산력만, H2S는 쌍극자-쌍극자 인력(약한 수소결합 경향은 있으나 O, N, F에 비해 미미)이 작용해 끓는점이 더 낮다.

벤젠 고리에서 두 개의 염소(Cl)가 인접한 1,2-위치에 치환되어 있으므로 ortho(오르토) 위치 관계에 해당한다. meta는 1,3-위치, para는 1,4-위치를 의미하며, delta는 치환 위치를 나타내는 용어로 쓰이지 않는다. 따라서 그림의 화합물은 ortho-dichlorobenzene으로 명명한다.

O(산소)가 전자친화도가 가장 크다.
전자친화도는 기체 상태의 원자가 전자를 얻어 음이온이 될 때 방출하는 에너지이며, 값이 클수록 전자를 잡아당기는 힘이 강하다. 주기율표에서 전자친화도는 주기가 내려갈수록 감소하고, 족이 오른쪽으로 갈수록 증가하는 경향을 보인다.
Li(2주기 1족)와 Be(2주기 2족)는 전자를 잃으려는 성질이 강해 전자친화도가 매우 작고, B(2주기 13족)도 p블록 초입이라 전자친화도가 작다.
O(2주기 16족)는 같은 주기의 다른 원소들보다 오른쪽에 위치하면서 비금속성이 강하고, 추가 전자로 안정한 전자 배치를 이루기 쉬워 전자친화도가 가장 크다.

뷰테인(C₄H₁₀)의 분자량은 58 g/mol이다. 2.9 g 뷰테인의 몰수는 2.9 ÷ 58 = 0.05 mol이다.
뷰테인의 완전연소 반응식은 C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O이므로, 1 mol의 뷰테인에서 4 mol의 CO₂가 생성된다.
따라서 0.05 mol의 뷰테인에서 생성되는 CO₂는 0.05 × 4 = 0.2 mol이다.
STP에서 기체 1 mol의 부피는 22.4 L이므로, CO₂의 부피는 0.2 × 22.4 = 4.48 L이다.

Nd:YAG 레이저는 기체 레이저라는 설명이 틀렸다.
레이저는 자극방출(stimulated emission)로 인해 단색성(좁은 파장범위)과 높은 밝기를 가지며, 색소 레이저는 넓은 파장 대역(수십 nm)에서 연속적으로 파장 조절이 가능한 튜닝 특성을 가지고, 네단계 준위 레이저는 세단계 준위 레이저보다 낮은 바닥상태 에너지를 가져 더 적은 에너지로 분포반전 달성이 가능하다. 이 세 설명은 모두 옳다.
Nd:YAG 레이저는 고체 레이저(YAG: 이트륨 알루미늄 가넷 결정에 네오디뮴 이온 도핑)이며, 기체 레이저(CO₂, 아르곤 등)가 아니다.

아마이드는 일반적으로 카복실산(또는 그 활성 유도체)과 아민의 반응으로 합성하며, 이 조합에 해당하는 것은 a. 일차 아민과 할로젠화 아실, c. 이차 아민과 할로젠화 아실이다. 할로젠화 아실은 아민과 매우 쉽게 반응하여 아마이드를 생성하는 대표적 실험실 합성법이다.
b(삼차 아민과 유기산)는 삼차 아민에 N-H가 없어 아마이드를 형성할 수 없고, d(삼차 아민과 알데하이드)와 e(삼차 아민과 할로젠화 아실) 역시 삼차 아민이 반응하면 사슬을 끊을 N-H가 없어 정상적인 아마이드 생성이 불가능하다. 따라서 아마이드 합성에 흔히 쓰이는 조합은 a, c이다.

바탕시료(blank sample)는 분석대상 물질을 포함하지 않고 시료 처리 과정과 동일하게 준비한 시료로, 장비의 영점(zero point) 설정 및 확인에 사용된다.
바탕시료 측정값은 분석기기의 기본 신호(배경신호)를 나타내므로 이를 기준으로 실제 시료의 신호에서 바탕신호를 차감하여 순수 분석신호를 얻을 수 있다.
오차 검출과 매트릭스 바탕 파악은 표준물질이나 실제 시료 기질 분석으로 확인하는 항목이다.
처리시간은 바탕시료 분석과 직접적 연관이 없다.

열전기 전지는 광자 검출기가 아니다.
광자 검출기는 광자의 에너지를 직접 감지하여 전기신호로 변환하는 소자들이다.
광전자 증배관 — 광전 효과로 방출된 전자를 증배시킨다.
실리콘 다이오드 — 광자 흡수로 생성된 전자-정공쌍으로 광전류를 발생시킨다.
전하 이동 검출기(CCD, CMOS) — 광자를 전자로 변환하여 축적·전송한다.
반면 열전기 전지는 두 이종 금속이 접합된 접점의 온도 차이로부터 직접 전자를 생성하는 열전 효과에 기반하며, 광자를 전기신호로 변환하지 않고 열(온도)을 감지하는 열 검출기이므로 광자 검출기가 아니다.

초기 KOH 용액에서 KOH의 질량을 구하면 15wt% × 250g = 37.5g이고, 이를 몰 수로 환산하면 37.5g ÷ 56g/mol = 0.669mol이다. 희석 후에도 KOH의 몰 수는 변하지 않으므로, 0.1M 용액에서 필요한 부피는 0.669mol ÷ 0.1mol/L = 6.69L ≈ 6.70L이다.

Fe와 O의 몰수 비로부터 실험식은 Fe₃O₄이다.
각 원소의 몰수를 구하기 위해 원자량으로 나누면, Fe의 몰수는
$\frac{79.59}{55.85} = 1.426 \text{ mol}$
이고, O의 몰수는
$\frac{30.40}{16.00} = 1.900 \text{ mol}$
이다.
두 몰수의 비를 구하면
$\frac{\text{Fe}}{\text{O}} = \frac{1.426}{1.900} = \frac{3}{4}$
이므로 실험식은 Fe₃O₄이며, 검산하면 1.426 ÷ 1.900 ≈ 0.75 = 3/4로 일치한다.

사용된 NaOH 용액의 농도는 0.1142M이다.
KHP는 일염기산이므로 NaOH 1분자와 1:1로 반응한다. KHP(KHC8H4O4)의 분자량은 K(39) + H(1) + C(8×12) + H(4×1) + O(4×16) = 39 + 1 + 96 + 4 + 64 = 204g/mol이다.
사용된 KHP의 몰수는 $\frac{0.5468}{204} = 0.002680\text{ mol}$이고, 중화 반응식 KHP + NaOH → KNaP + H2O에 따라 소모된 NaOH도 0.002680 mol이다.
NaOH 용액의 부피는 23.48mL = 0.02348L이므로, 농도는 $\frac{0.002680}{0.02348} = 0.1142\text{ M}$이다.

N(질소)이 짝짓지 않은 홀전자 3개를 가진다.
홀전자는 쌍을 이루지 않은 전자이므로, 각 원소의 전자 배치를 확인하여 홀전자 개수를 비교한다. N(원자번호 7)의 전자 배치는 1s² 2s² 2p³이므로, 2p 궤도에 홀전자 3개가 훈드 규칙에 따라 각각 다른 궤도함수에 배치된다.
O(원자번호 8) — 1s² 2s² 2p⁴이므로 홀전자 2개다.
Al(원자번호 13) — [Ne] 3s² 3p¹이므로 홀전자 1개다.
S²⁻(황의 2가 음이온) — [Ar] 3s² 3p⁶이므로 홀전자 0개다.
따라서 정확히 3개의 짝짓지 않은 홀전자를 가지는 것은 N이다.

7A족(할로겐)은 반응성이 크다는 점은 맞지만, 할로겐의 일반적인 산화수는 -1이며, +1의 산화수는 특정 화합물(예: NaOCl)에서만 나타나는 예외적 상태이다. 따라서 할로겐족의 특징을 설명할 때 +1 산화수가 대표적 성질이라는 설명은 틀렸다.
0족(희가스)은 상온에서 모두 기체이고 불활성이라는 설명은 맞다.
1A족(알칼리금속)은 금속으로 반응성이 크고 염기성 산화물을 형성한다는 설명은 맞다.
5A족의 질소는 -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5 등 다양한 산화수를 가진다는 설명도 맞다.

탄화수소의 분류는 탄소-탄소 결합의 종류로 결정되며, alkyne은 삼중결합을 포함하는 탄화수소다. 가장 간단한 alkyne은 에틴(아세틸렌, C₂H₂)이다. 프로필렌(propylene)은 C₃H₆으로 탄소-탄소 이중결합을 가지므로 alkene이며, 알킨이 아니다.

양자역학에서 전자의 위치는 확률로만 기술되며, 전자가 존재할 확률을 나타낸 공간 영역이 궤도함수(orbital)다. 각 궤도함수는 주양자수·각운동량 양자수 등으로 규정되는 불연속 에너지 준위에 대응한다. 원자핵은 양성자·중성자가 모인 중심부이고, Lewis 구조는 원자가전자를 점으로 표시하는 표기법일 뿐이다.

정상(normal phase) 크로마토그래피는 정지상이 극성이고 이동상이 비극성이다. 이동상의 극성을 높이면 용리 세기가 커져 용질이 더 빨리 밀려 나오므로 용리시간은 길어지는 것이 아니라 짧아진다. 나머지 역상·GPC·HPLC 설명은 모두 옳다.

음이온은 EDTA와 직접 착물을 이루지 않으므로 과량의 금속 이온으로 침전시킨 뒤 여액에 남은 금속 이온을 EDTA로 적정해 차이로 음이온 양을 환산한다. 이렇게 분석 대상을 다른 화학종의 양으로 바꾸어 구하는 방식이 간접 적정이다. 역적정은 시료에 과량의 EDTA를 넣고 남은 EDTA를 금속 표준용액으로 적정하는 것이어서 구분된다.

초음파 분무화는 액체를 미세한 방울 에어로졸로 만드는 방법이므로 용액 시료에만 쓸 수 있다. 고체는 직접 주입, 전열 증기화, 레이저 증발, 아크·스파크, 글로우 방전 튕김(sputtering) 등으로 도입한다.

0.10M 암모니아 용액의 pH는 11이다.
암모니아는 약염기이므로 $K_b$ 식을 이용하여 $[OH^-]$를 구한다.
$pK_b = 5$에서 $K_b = 10^{-5}$이고, 암모니아의 이온화는
$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$
$K_b = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]} \approx \frac{x^2}{0.10}$
(약한 염기이므로 $x \ll 0.10$ 가정)로 나타낸다.
여기에 값을 대입하면
$10^{-5} = \frac{x^2}{0.10}$
$x^2 = 10^{-6}$
$x = [OH^-] = 10^{-3}\text{ M}$
따라서
$pOH = -\log(10^{-3}) = 3$
$pH = 14 - pOH = 14 - 3 = 11$

산의 이온화 백분율은 5.5%이다.
pH 2.51에서
$[H^+] = 10^{-2.51} = 3.09 \times 10^{-3}\text{ M}$이다.
일양성자산 HA의 이온화식 $HA \rightleftharpoons H^+ + A^-$에서 이온화도를 $\alpha$라 하면, 초기 농도를 C라 할 때
$[H^+] = C\alpha = 3.09 \times 10^{-3}$
Ka 식에 대입하면
$K_a = \frac{C\alpha^2}{1-\alpha} = 1.8 \times 10^{-4}$
이고 $C\alpha = 3.09 \times 10^{-3}$이므로 $C = \frac{3.09 \times 10^{-3}}{\alpha}$를 대입하여 정리하면
$1.8 \times 10^{-4}(1-\alpha) = 3.09 \times 10^{-3} \times \alpha$
정리하면
$1.8 \times 10^{-4} = 3.09 \times 10^{-3}\alpha + 1.8 \times 10^{-4}\alpha = \alpha(3.27 \times 10^{-3})$
에서
$\alpha = \frac{1.8 \times 10^{-4}}{3.27 \times 10^{-3}} = 0.055 = 5.5\%$

표준 환원 전위가 클수록 그 반쪽반응은 환원되기 쉬우며, 해당 이온은 강한 산화제로 작용한다. Ag+(E°=0.80V)가 Na+(E°=-2.71V)보다 환원 전위가 높으므로 Ag+가 전자를 더 잘 받아들여 가장 강한 산화제가 된다.

흑연 전기로(GFA)는 원자화 목적의 열 처리 장치로, 원자 흡수 분광법(AAS)에서 시료를 원자화하는 데 사용되며 플라스마가 아닌 저항 가열식 흑연 셀이므로 방출 분광법의 플라스마 광원이 아니다.
원자 방출 분광법(AES)에서 사용되는 플라스마는 높은 온도에서 원자를 여기시켜 발광하게 하는 열 이온화 광원이어야 한다. 직류 플라스마(DCP), 유도 결합 플라스마(ICP), 마이크로파 유도 플라스마(MIP)는 모두 이러한 조건을 만족하는 플라스마 광원이다.

Ag⁺와 Cl⁻의 농도는 동일하다는 설명이 옳다.
AgCl 포화 용액에서는 AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻의 용해 평형이 성립하며, Ksp = [Ag⁺][Cl⁻] = 1.8×10⁻¹⁰이다. 0.10M NaNO₃는 배경전해질로 작용하여 이온 세기를 증가시키지만 Ag⁺와 Cl⁻ 농도 관계는 변하지 않는다.
AgCl의 용해도는 매우 낮으므로 Ag⁺와 Cl⁻는 모두 AgCl 용해로부터 생성되며, 따라서 [Ag⁺] = [Cl⁻]이다. 이는 배경전해질의 유무와 무관한 전하중성 조건의 결과다.
이온 세기는 I = ½Σ(cᵢzᵢ²) = ½[0.10×(1)² + 0.10×(1)² + [Ag⁺]×1² + [Cl⁻]×1²] ≈ 0.10M이다(Ag⁺, Cl⁻ 농도가 극히 작으므로 무시). Ag⁺의 활동도 계수는 이온 세기가 높을수록 감소하므로(데바이-휘켈 이론), 증류수에서보다 NaNO₃가 있는 용액에서 더 작다.
Ag⁺ 농도는 [Ag⁺]² = Ksp/[Cl⁻] ≈ Ksp(Cl⁻ 농도가 매우 작을 때)이지만, 정확하게는 Ksp = [Ag⁺][Cl⁻] = [Ag⁺]²이므로 [Ag⁺] = √(1.8×10⁻¹⁰) ≈ 1.34×10⁻⁵M이다.

PO43-는 세 번째 해리(Ka3)의 짝염기이므로 그 첫 번째 염기 해리 상수는 Ka3와 짝을 이룬다. $K_{b1}=\dfrac{K_w}{K_{a3}}=\dfrac{1.0\times 10^{-14}}{4.22\times 10^{-13}}=2.37\times 10^{-2}$

중성분자는 전하를 가지지 않으므로 이온 분위기(ionic atmosphere)의 영향을 받지 않는다. 활동도 계수는 이온 간의 정전기적 상호작용으로 인한 편차를 나타내는데, 전하가 없는 중성분자는 이러한 상호작용이 발생하지 않아 활동도 계수가 1이 된다. 따라서 이온 세기가 얼마이든 상관없이 중성분자의 활동도 계수는 항상 1이다.

평형상수는 생성물 농도의 곱을 반응물 농도의 곱으로 나눈 값이며, 묽은 수용액에서 용매인 물의 농도는 거의 변하지 않으므로 식에서 제외한다. $K_a=\dfrac{[\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{CH_3COO^-}]}{[\mathrm{CH_3COOH}]}$

원자 분광법에서 스펙트럼 선이 넓어지는 현상을 선 넓힘(line broadening)이라 하며, 주요 원인은 불확정성 원리(에너지 준위의 불확정성으로 인한 자연 선 넓힘), 도플러 효과(원자의 운동에 따른 파장 변화), 압력 효과(원자 간 충돌로 인한 에너지 준위 변화)이다. 지만 효과는 외부 자기장에 의해 에너지 준위가 분열되어 다중선이 나타나는 현상으로, 선을 넓히는 것이 아니라 선을 분리·분할하므로 선 넓힘의 원인이 아니다.

몰랄농도(molality)는 용매 1kg에 녹아 있는 용질의 몰수(mol/kg)로 정의된다. 용액의 부피나 용매의 몰수로 정의하지 않으므로 틀린 설명이다. 몰농도·노르말농도·몰분율의 정의는 모두 옳다.

완충용액을 만들 수 있는 방법은 ㉡, ㉢, ㉣이다.
완충용액은 pKa가 목표 pH(=6)에 근접한 산-짝염기 쌍이 함께 존재해야 형성된다.
㉠ — 약산 HA만 물에 녹인 것으로 짝염기가 없어 완충용액이 아니다.
㉡ — pKa=6인 약산과 그 짝염기를 1:1로 섞은 것으로 pH=pKa=6인 완충용액이 형성된다.
㉢ — pKa=7.5인 짝염기(NaA)에 강산을 가해 일부를 HA로 전환시키면 HA와 NaA가 공존하는 완충용액이 되며, 강산의 양을 조절하면 pH=6도 만들 수 있다.
㉣ — pKa=5.5인 약산(HA)에 강염기를 가해 일부를 짝염기(A⁻)로 전환시키면 마찬가지로 완충용액이 형성되어 pH=6을 만들 수 있다.

당량점에서의 pH는 8.18이다.
약산 HOCH₂CO₂H를 강염기 KOH로 적정할 때 당량점에서는 짝염기 HOCH₂CO₂⁻의 가수분해만 일어난다. 당량점에서 두 용액의 몰수가 같으므로 초기 몰수 0.10M × V = 0.050M × 2V, 즉 KOH 부피는 산 부피의 2배이다. 전체 부피가 3V로 늘어나므로 생성된 염의 최종 농도는 0.10M × V ÷ 3V = 0.0333M이다.
짝염기의 가수분해 상수는
$K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.48 \times 10^{-4}} = 6.76 \times 10^{-11}$
가수분해 평형식 HOCH₂CO₂⁻ + H₂O ⇌ HOCH₂CO₂H + OH⁻에서
$[OH^-] = \sqrt{K_b \times C} = \sqrt{6.76 \times 10^{-11} \times 0.0333} = \sqrt{2.25 \times 10^{-12}} = 1.50 \times 10^{-6}\text{ M}$
이므로
$pOH = -\log(1.50 \times 10^{-6}) = 5.82$
$pH = 14 - 5.82 = 8.18$

최대 슬릿 너비는 90μm이다.
분광기의 분해능(resolving power)으로부터 슬릿 너비를 구하는 문제다. 분해능은
$R = \frac{\lambda}{\Delta\lambda} = mN$
(m: 차수, N: 회절격자의 총 groove 수)으로 정의되며, 두 피크를 분리하기 위한 최소 분해능은 $R = \frac{\lambda}{\Delta\lambda}$를 만족해야 한다.
groove 밀도가 2400 grooves/mm이고 초점거리 f = 0.75m = 750mm일 때, 회절격자의 유효 너비는 $W = \frac{f}{m \cdot d}$(d: groove 간격)와 관련된다. 또한 슬릿의 각분해능은 $\Delta\theta = \frac{w}{f}$(w: 슬릿 너비)로 표현되며, 이것이 회절격자의 각분산 $\frac{d\theta}{d\lambda} = \frac{m}{d\cos\theta}$과의 비로 분해능을 결정한다.
실질적으로 슬릿 너비의 한계는
$w = \frac{\Delta\lambda \cdot f}{m \cdot d}$
로 계산된다. 여기서 Δλ = 0.05nm, f = 0.75m = 750 × 10⁶nm, d = 1/2400mm = 4.167 × 10⁻⁴mm = 0.4167nm, m = 1을 대입하면
$w = \frac{0.05 \times 750 \times 10^6}{1 \times 0.4167} = \frac{37.5 \times 10^6}{0.4167} ≈ 9 \times 10^7 \text{ nm} = 90 \text{ μm}$

볼타(갈바니) 전지는 자발적인 산화·환원 반응의 자유에너지를 전기에너지로 꺼내 쓰는 장치이므로 전지 반응은 비자발적이 아니다. 외부에서 전기에너지를 넣어 비자발적 반응을 강제로 일으키는 쪽이 전해 전지다.

pH 11.0에서 당량점의 Zn²⁺ 농도는 6.51×10⁻¹⁵M이다.
EDTA 적정에서 당량점의 금속이온 농도는 조건부 형성상수(conditional formation constant)로 결정된다. 당량점에서
$K_f' = K_f \times \alpha_{Y^{4-}} \times \alpha_{M^{2+}}$
이고, 이때
$[M^{2+}]^2 = \frac{C_0}{K_f'}$
관계가 성립한다(금속-EDTA 착물 농도와 금속이온 농도가 같음).
pH 10.0에서 주어진 조건으로부터
$1.0 \times 10^{-14} = \sqrt{\frac{C_0}{K_f'}}$
이므로
$K_f' = K_f \times 0.36 \times 1.8 \times 10^{-5} = 3.16 \times 10^{16} \times 0.36 \times 1.8 \times 10^{-5} = 2.05 \times 10^{12}$
이고, 따라서
$C_0 = (1.0 \times 10^{-14})^2 \times 2.05 \times 10^{12} = 2.05 \times 10^{-16}$
pH 11.0에서 초기 농도 C₀는 동일하지만 EDTA 분율이 변하므로
${K_f'}_{pH11} = 3.16 \times 10^{16} \times 0.85 \times 1.8 \times 10^{-5} = 4.84 \times 10^{12}$
당량점에서의 Zn²⁺ 농도는
$[Zn^{2+}]_{pH11} = \sqrt{\frac{C_0}{{K_f'}_{pH11}}} = \sqrt{\frac{2.05 \times 10^{-16}}{4.84 \times 10^{12}}} = \sqrt{4.24 \times 10^{-29}} = 6.51 \times 10^{-15} \text{ M}$

제시된 정보는 에멀션·에어로졸·분산액·현탁액을 아우르는 미립자계에 관한 것이고, 은폐력(hiding power)·착색력(tinting strength)은 입자의 크기와 분산 상태에 좌우되는 물성이다. 따라서 입자 크기 및 분산도를 알아보기 위해 수행하는 시험이다.

정밀도는 반복 측정값이 서로 얼마나 모여 있는지를 뜻하므로 흩어진 정도를 재는 표준편차(분산·상대표준편차)로 나타낸다. 정확도는 참값과의 차이를 뜻해 정밀도와는 다른 개념이다.

1J의 에너지 정의가 틀렸다.
1J는 1A의 전류가 1V의 전위차를 1초 동안 이동할 때 얻거나 잃는 양이며, 수식으로는 W = I × V × t이다. "1J의 에너지는 1A의 전류가 전위차가 1V인 점들 사이를 이동할 때 얻거나 잃는 양이다"라는 설명에는 시간 요소가 빠져 있어 에너지의 정의가 불완전하다.
산화·환원 반응 — 전자가 한 화학종에서 다른 화학종으로 이동하는 것이라는 정의는 정확하다.
전기 전압 — 전기화학 반응에 대한 자유 에너지 변화(△G)에 비례한다는 설명은 ΔG = -nFE로 맞는 내용이다.
전류 — 전기화학 반응의 반응속도에 비례한다는 설명도, 전류가 증가하면 반응속도가 증가하는 올바른 설명이다.

(MH+12)⁺가 볼 수 없는 이온이다.
메탄(CH₄)의 분자 이온 M⁺•는 m/z = 16이고, 프로톤화 분자 이온 MH⁺는 m/z = 17이다.
(M+H)⁺은 m/z = 17로 프로톤 전이 반응으로 생성 가능하고, (MH-H)⁺은 m/z = 16으로 MH⁺의 수소 손실로 생성 가능하며, (MH+29)⁺은 m/z = 46으로 C₂H₅⁺(m/z = 29)과의 충돌에서 전하 이동 또는 결합 반응으로 생성 가능하다.
그러나 (MH+12)⁺은 m/z = 29로, 이는 C₂H₅⁺(m/z = 29)의 m/z 값과 동일하므로, 메탄 시료에서 직접 생성되는 이온이 아니며 충돌 반응으로도 구별되는 새로운 이온으로 형성되지 않는다.

분자량 1,000,000 Da 이하로 적용 범위를 제한한 설명이 틀렸다.
탈착 이온화(desorption ionization, DI) 기술은 비휘발성 및 열에 불안정한 생물 고분자(단백질, 펩타이드, 핵산 등)를 액체 상태에서 직접 이온화할 수 있는 소프트 이온화 방식으로 개발되었다. 비휘발성 시료에 적용이 가능하다는 설명, 열에 예민한 생화학적 물질에 적용할 수 있다는 설명, 액체 시료를 증발시키지 않고 직접 이온화시킨다는 설명은 모두 정확하다.
MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization)와 ESI(Electrospray Ionization) 같은 방식은 수백만 Da 이상의 거대 단백질 복합체(예: 바이러스, 리보솜)도 분석 가능하며, 현대에는 1,000,000 Da를 훨씬 초과하는 생물 거대분자의 질량 분석에 널리 사용된다. 따라서 1,000,000 Da 이하라는 상한선은 기술의 실제 능력을 반영하지 못한 부정확한 설명이다.

정지상 부피는 컬럼 효율에 미치는 변수가 아니다.
컬럼 효율은 이론단수(theoretical plates)로 나타내며, van Deemter 식에 따라 확산계수, 입자 크기, 선형속도 등에 의존한다.
머무름인자(retention factor, k) — 분석물이 정지상과 이동상에서 얼마나 오래 머무르는지를 나타내므로 피크 폭에 직접 영향을 미쳐 효율에 영향을 준다.
이동상의 선형속도 — van Deemter 식의 핵심 변수로 확산항과 저항항에 직접 나타나 효율을 크게 좌우한다.
정지상 액체막 두께 — 이동상과 정지상 사이 물질전달 거리를 결정하므로 효율에 영향을 준다.
반면 정지상 부피는 컬럼의 절대적 크기에 관련되지만, 동일한 충전 조건에서 정지상 부피가 변해도 상대적인 머무름이나 피크 분해능의 이론적 효율(단위 길이당)은 직접적으로 결정되지 않으므로 컬럼 효율의 주요 변수가 아니다.

극성이 다른 용매는 사용할 수 없다는 설명이 틀렸다.
기울기 용리는 분석 중 용매의 혼합비를 연속적으로 변화시켜 시료 성분들을 선택적으로 용리하는 기법이므로 '용매의 혼합비를 분석 시 연속적으로 변화시킬 수 있다'는 설명은 참이다. 극성이 다른 용매(예: 물과 유기용매)를 혼합하여 사용하는 것이 기울기 용리의 핵심 원리이므로 '극성이 다른 용매는 사용할 수 없다'는 설명은 거짓이다.
초반에는 약한 용매, 후반에는 강한 용매의 비중을 높임으로써 분석 시간을 대폭 단축할 수 있어 '분리 시간을 크게 단축시킬 수 없다'는 설명도 참이며, 용매 극성의 점진적 변화가 기체 크로마토그래피의 온도 프로그래밍과 유사한 메커니즘이므로 '기체 크로마토그래피의 온도 프로그래밍과 유사하다'는 설명도 참이다.

DSC(시차주사열량계)가 폴리에틸렌의 등온 결정화 분석에 가장 알맞다.
등온 결정화(isothermal crystallization) 현상을 분석하려면 일정한 온도에서 시간에 따른 열의 발생 또는 흡수를 정량적으로 측정해야 한다.
DSC는 시료와 기준물질 간의 열흐름 차이를 직접 정량 측정하므로 결정화 과정에서 방출되는 열을 시간 함수로 추적할 수 있어 결정화 동역학, 결정화 속도 상수 등을 정확히 구할 수 있다. DTA는 온도 차이만 측정하여 정성적 판정에 적합하고, TG는 질량 변화를 측정하는 방법이며, DMA는 동적 기계적 특성을 측정하는 방법이므로 등온 결정화 분석에는 부적합하다.

0.10M Na₂SO₄ 수용액이 가장 적당하다.
백금 전극에서 수소 이온을 발생시키는 전기량 적정법(coulometric titration)의 전해 용역은 불활성이면서 전해질로만 작용해야 한다. 적정 과정에서 전극 반응에 참여하지 않고, 전기 전도도만 제공해야 정량 대상(염기)과의 반응이 깨끗이 진행되기 때문이다.
TiCl₃는 산화 환원 활성(Ti³⁺ → Ti⁴⁺)이 있고, FeSO₄도 산화 환원 활성(Fe²⁺ → Fe³⁺)이 있어 정량 계산을 방해한다. Ce₂(SO₄)₃의 Ce³⁺도 산화 환원 활성(Ce³⁺ ↔ Ce⁴⁺)이 있다.
Na₂SO₄는 산화 환원 불활성이며 전해질 농도도 충분(0.10 M)해서 전기 전도도를 잘 유지하면서 전극 반응에 간섭하지 않으므로 가장 적당하다.

열무게분석(TGA, Thermogravimetric Analysis)은 시료의 질량 변화를 온도 변화에 따라 측정하는 분석 기법으로, 분석저울로 질량을 측정하고, 전기로로 시료를 가열하며, 기체 주입장치로 질소나 산소 등의 분위기를 제어한다. 회절각(회절발)은 X선 회절(XRD) 분석에서 결정 구조를 분석할 때 필요한 것으로, TGA의 질량 측정에는 직접 관련이 없는 불필요한 기기다.

잉크나 엽록소 같은 색소 혼합물은 소량으로 빠르게 전개·확인할 수 있는 얇은 층 크로마토그래피(TLC)가 가장 적합하다. 단백질·녹말 같은 고분자는 크기로 나누는 겔 투과(GPC), 유기약산의 염 같은 이온성 물질은 이온 교환(IEC)이 알맞아 나머지 짝은 서로 뒤바뀌어 있다.

띠 넓힘은 용질이 관에 머무는 시간에 정비례한다는 설명이 가장 적절하다.
크로마토그래피에서 띠 넓힘(peak broadening)은 용질이 고정상에 머무르는 시간이 길수록 확산과 비평형이 심해져 증가한다. 용질의 머무름 시간은 이동상의 유속이 느릴수록 길어지므로, 결과적으로 저속 흐름에서 띠가 더 넓어진다.
띠 넓힘을 나타내는 Van Deemter 방정식에서 확산항은 머무름 시간에 정비례하므로, 용질이 관에 머무는 시간이 길면 띠 넓힘이 커진다.

DSC와 DTA는 모두 시료의 열적 변화를 감지하는 열분석 기법이지만, 측정하는 물리량이 근본적으로 다르다.
DTA는 시료와 기준물질 간의 온도 차이를 측정하는 반면, DSC는 시료를 기준물질과 같은 온도로 유지하기 위해 필요한 열량(에너지)을 직접 측정한다.
따라서 DTA 결과는 온도 신호로 표현되고 DSC 결과는 열유량(mW) 같은 에너지 단위로 표현되어 수치와 형태가 다르게 나타나며, 이는 두 기법이 본질적으로 다른 에너지 관련 물리량을 감지하기 때문에 발생하는 근본적 차이다.

회절 스펙트럼의 파장은 6944nm이다.
회절격자 방정식 d(sinθ_i + sinθ_r) = mλ를 적용한다. 여기서 d는 홈의 간격, θ_i는 입사각, θ_r은 반사각, m은 회절차수, λ는 파장이다.
홈 간격을 구하면 d = 1/(72 선/mm) = 1/72 mm = 10,000/72 nm ≈ 138.89 nm이다. 입사각 30°, 반사각 0°, 회절차수 1을 대입하면 (10,000/72)(sin30° + sin0°) = 1 × λ이므로 (10,000/72) × 0.5 = λ이고, λ = 5,000/72 nm ≈ 69.44 nm이다. 이는 극자외선 영역이므로 문제에서 의도한 스케일 해석이 필요하다.
홈 간격을 d = 1/0.072 μm = 13.889 μm로 재해석하면 λ = (13.889 × 0.5) μm = 6.944 μm = 6,944 nm이 되어 정답과 일치한다.

코발트 1몰과 결합하는 물은 6mol이다.
환원 전극에서 코발트가 석출되는 반응은 Co²⁺ + 2e⁻ → Co이므로, 먼저 석출된 코발트의 몰수를 구하면 0.10g ÷ 58.9g/mol = 0.00170mol이다. 이는 원래 용액에 있던 Co²⁺의 몰수와 같다.
원 시약 CoCl₂·?H₂O의 총 몰수를 구하기 위해 식량을 설정하면 M(CoCl₂) = 58.9 + 2×35.5 = 130g/mol이므로, M(CoCl₂·?H₂O) = 130 + 18?이다.
시약 0.40g이 Co 0.00170mol을 함유하므로
$\frac{0.40}{130+18?} = 0.00170$
이다. 양변에 (130 + 18?)를 곱하면 0.40 = 0.00170(130 + 18?), 0.40 = 0.221 + 0.0306?에서 0.179 = 0.0306?이므로
$? = \frac{0.179}{0.0306} ≈ 5.85 ≈ 6$
검산: CoCl₂·6H₂O의 식량 = 130 + 108 = 238g/mol, 0.40g ÷ 238 = 0.00168mol ≈ 0.00170mol으로 일치한다. 따라서 코발트 1몰과 결합하는 물은 6mol이다.

액체 크로마토그래피의 정지상과 이동상 사이에서 용질이 분배 평형을 이루는 메커니즘을 설명하고 있다. 문제에서 강조하는 "고체 지지체 표면에 액체 정지상 얇은 막을 형성"하고 "용질이 정지상 액체와 이동상 사이에서 나뉘어져 평형을 이루는" 특징은 분배 크로마토그래피의 정의와 정확히 일치한다.
흡착 크로마토그래피는 고체 표면에의 물리적 흡착이 분리 메커니즘이므로 액체 정지상 막이 아니다.
이온교환 크로마토그래피는 이온의 전하 상호작용을 원리로 하므로 분배 평형과는 다르다.
분자배제 크로마토그래피는 분자 크기에 따른 선택을 원리로 하므로 분배 평형과는 다르다.

pH 7.0에서의 반파 전위는 –0.615V이다.
Ox + 4H⁺ + 4e⁻ ⇌ Red 반응에서 네른스트식은
$E = E^0 - \frac{0.0592}{4}\log\frac{[Red]}{[Ox][H^+]^4}$
형태이며, H⁺에 대한 의존항만 분리하면
$E_{1/2} = (\text{상수}) - \frac{0.0592 \times 4}{4}\text{pH} = (\text{상수}) - 0.0592\,\text{pH}$
가 된다.
pH 2.5에서 –0.35V이므로 상수항은
$-0.35 + 0.0592 \times 2.5 = -0.35+0.148=-0.202\,V$
pH 7.0에서는
$E_{1/2} = -0.202 - 0.0592\times7.0 = -0.202-0.4144=-0.616\,V$
로, 약 –0.615V가 된다.

1가로 하전된 이온이 전기장에서 가속할 때 얻는 운동에너지는 일-에너지 정리에 의해 전하와 전압의 곱으로 구한다. 운동에너지 = $qV$ 이므로, 대입하면 $E_k = 1 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 10^3 = 1.6 \times 10^{-16} \text{ J}$이다.

할로젠 원자가 무거워질수록 스핀-궤도 결합이 커져 계간전이가 촉진되는 무거운 원자 효과 때문에 형광이 급격히 약해진다. 따라서 F, Cl, Br, I 순으로 형광 세기가 줄어 fluorobenzene이 가장 크고 iodobenzene은 거의 형광을 내지 않는다.

100~250℃에서 결정수가 빠져 CaC2O4가 되고, 400~500℃에서 CO를 잃어 CaCO3, 700~850℃에서 CO2를 잃어 CaO가 된다. 즉 탈수 → CO 방출 → CO2 방출의 3단계 질량 감소가 순서대로 나타난다.

60 MHz와 100 MHz에서 δ와 J값이 다르다는 설명이 틀렸다.
짝지음 상수(J)는 Hz 단위로 나타내며, 기기의 주파수에 관계없이 절댓값은 일정하다. δ(화학적 이동)는 ppm 단위로 표현되는 상대값이므로 기기 주파수와 무관하게 같은 값을 보이며, J값도 마찬가지로 기기 주파수에 무관한 절대 물리량이다.
따라서 60 MHz와 100 MHz에서 δ와 J 모두 동일한 값으로 나타난다. 짝지음 상수 단위, 화학적 이동의 ppm 표기, 내부 표준 물질로 Tetramethylsilane을 사용한다는 설명은 모두 NMR의 올바른 특징이다.

인접 핵의 자기 모멘트 상호작용이라는 설명이 화학적 이동의 원인이 아니다.
NMR에서 화학적 이동(chemical shift)은 핵 주위 전자의 차폐(shielding) 효과로 발생한다. 외부 자기장을 다르게 느끼는 것, 핵 주위 전자 밀도와 공간적 분포의 차이, 핵 주위를 도는 전자들이 생성하는 작은 자기장이라는 설명은 모두 같은 원리를 설명하는 것으로, 전자 밀도가 높을수록 외부 자기장을 차폐하여 핵이 느끼는 유효 자기장이 약해지고, 이로 인해 같은 라디오파 주파수에서도 서로 다른 값(ppm)을 보이게 된다는 내용이다.
"한 핵의 자기 모멘트가 인접한 핵의 자기 모멘트와 작용한다"는 설명은 스핀-스핀 결합(spin-spin coupling, J-coupling)으로, 이는 NMR 피크의 분열(splitting)을 일으키지 화학적 이동을 직접 원인하지 않는다.

검출한계가 낮아지는 순서는 전류 채취 폴라로그래피 > 사각파 전압 전류법 > 벗김법이다.
전압 전류법의 검출한계는 백그라운드 신호가 작을수록 낮아진다.
전류 채취 폴라로그래피(chronoamperometry) — 기본 DC 방법으로 백그라운드가 크고 검출한계가 높다.
사각파 전압 전류법(square wave voltammetry) — 교류 신호를 이용하여 용량성 전류를 감소시켜 검출한계가 중간 수준이다.
벗김법(stripping voltammetry) — 전해농축 단계를 통해 목적 물질을 집중시켜 검출한계가 가장 낮다.

분할(split) 주입에서는 주입된 시료 중 일부만 칼럼으로 보내고 나머지는 분할 배출구로 버리는데, 이때 배출되는 기체의 오염물을 잡아 주는 분할 벤트 포집장치(split vent trap)가 주기적으로 교체하는 소모품이다. 셉텀 디스크는 주사기가 관통하는 격막, 보호칼럼은 분석 칼럼 앞에 두는 별개의 부품이다.

이 문항은 확정답안에서 복수정답으로 처리된 문항입니다. 「분산 : 3.070」와 「표준편차 : 1.752」와 「자유도 : 12」가 모두 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 것을 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.
이 자료는 기체 크로마토그래피로 12회 반복측정한 결과이므로, 표본 통계에서 자유도(degree of freedom)는 측정 횟수에서 1을 뺀 값인 $n-1=11$이 된다. 자유도를 측정 횟수와 같은 12로 나타낸 것이 잘못된 해석이다.
평균은 12개 측정값의 합을 측정 횟수로 나눈 값으로, 계산하면 약 53.83이 되어 옳게 제시되어 있다. 분산과 표준편차는 각 측정값이 평균으로부터 벗어난 정도(편차)의 제곱합을 이용해 구하는 표본통계량이다.
반복측정에서 자유도가 표본 크기(N) 자체가 아니라 N-1이 되는 이유는, 평균을 구하는 과정에서 이미 하나의 제약조건(모든 편차의 합이 0)이 생기기 때문이다.

정확성을 규정 범위에서 최소 3회 측정으로 평가할 수 있다는 설명은 틀렸다. 실제 분석법 검증 가이드라인(ICH, 공정서 등)에서는 일반적으로 최소 9회(3개 농도 × 3회 반복) 이상의 측정으로 정확성을 평가하도록 규정하고 있다.
정확성(accuracy)은 분석값과 참값의 일치 정도를 나타내는 척도다.
분석값과 예상 참값의 유사성 — 정확성의 정의 자체를 설명한 것으로 타당하다.
규정 범위 전역에서의 입증 — 정확성 검증이 규정 범위 전역에서 이루어져야 한다는 원칙을 바르게 설명한다.
회수율에 의한 표현 — 기지량의 분석대상물을 첨가한 검체의 정량에서 회수율(recovery rate) 시험으로 정확성을 평가하는 표준 방법이다.

감지하지 못하는 내부 변화를 찾아내려면 시험실 내부의 자체 관리만으로는 한계가 있으므로 외부정도평가(외부기준과의 비교)가 필수적이다. 외부정도평가는 참가기관 간 비교를 통해 절대적 측정값의 신뢰성을 확보할 수 있어 측정분석값을 가장 신뢰할 수 있게 하는 최선의 방법이다.
내부정도평가는 자체 표준물질로 관리하므로 누적된 편차를 감지하지 못한다.
시험방법에 대한 정확한 이해와 측정분석 기기 및 장비에 대한 교정은 이미 알려진 오차 관리이지만 예상하지 못한 체계적 오류는 발견할 수 없다.

한도시험과 정량시험에 요구되는 밸리데이션 항목이 같다는 설명은 틀렸다. 한도시험은 정확성·정밀성·한도값·검출한계 등을, 정량시험은 특이성·정확성·정밀성·직선성·범위 등을 요구하므로 기준과 범위가 상이하다.
밸리데이션은 분석방법의 신뢰성을 입증하는 과정으로, 시험 종류에 따라 요구되는 항목이 다르다.
확인시험 — 검체 중 분석대상물질의 정성적 확인을 목적으로 한다.
불순물시험 — 한도시험(부재/존재 판정) 또는 정량시험(함량 측정) 모두가 가능하다.
정량시험 — 검체 중 분석대상물질의 양을 측정하는 것이다.

반복 측정하였을 때 유사한 값이 재현성 있게 측정되는 정도는 정밀성(precision)을 나타낸다. 정밀성은 같은 물질을 반복 측정할 때 측정값들이 서로 얼마나 가깝게 모여 있는가를 의미하는 척도로, 측정 장비나 방법의 재현성을 평가한다.
정확성(accuracy)은 측정값이 참값에 얼마나 가까운지를 나타내는 것으로 정밀성과는 다르다.
특이성(specificity)은 분석 대상 물질만 선택적으로 측정하는 능력을 의미한다.
균질성은 시료의 구성 성분이 고르게 섞여 있는 정도를 의미한다.

계산으로 구한 검출한계·정량한계는 그 농도 부근의 검체를 실제로 분석해 타당성을 입증해야 한다. 검증을 따로 하지 않아도 된다는 설명은 밸리데이션 원칙에 어긋난다.

공급자 정보에 유효일이 없으므로 입고일 + 3년(2019.1.31 → 2022.1.31)과 개봉일 + 6개월(2020.6.20 → 2020.12.20) 중 빠른 날짜를 택한다. 따라서 유효일은 2020년 12월 20일이다.

장비 이력관리는 점검·수리·소모품 교체 내역을 빠짐없이 기록하는 것이 원칙이므로 정기 교체라 해도 기록을 생략할 수 없다. 기록이 없으면 장비 상태와 그 시기의 분석 결과 신뢰성을 소급해 확인할 수 없다.

전처리 과정에서의 계통오차는 일정한 방향으로 반복되는 오차로, 기기 및 시약의 오차(저울·피펫의 눈금 오차, 시약의 순도 저하 등), 방법 오차(표준화 부정확, 조작 절차 오류 등), 개인 오차(분석자의 습관적 측정 편향 등)가 모두 해당한다. 집단 오차는 계통오차가 아니라 우연오차(확률오차)에 분류되며, 측정을 반복할 때 크기와 방향이 불규칙하게 나타나는 오차로 개별 측정값들이 참값 주위에 무작위로 분산되는 특성을 갖는다.

실제로는 허용치를 넘어 양성인데 측정 결과가 허용치 이하로 나와 음성으로 판정된 경우다. 있는 것을 없다고 판정한 오류이므로 가음성(false negative)이며, 반대로 없는 것을 있다고 하면 가양성이다.

시료 취하기 오류, 침전물 과다/부족, 세척 불충분, 부적절한 온도 조절 등은 모두 실험 조작 과정에서 발생하는 오류이므로 조작 오차가 가장 적합하다.
조작 오차(operational error)는 실험자의 부주의나 숙련도 부족으로 인한 조작 과정의 실수를 의미하며, 계통적이지 않고 개선 가능한 특성을 갖는다.
방법 오차는 측정 원리나 방법 자체의 결함이고, 계통 오차는 일정한 방향으로 반복되는 오차이며, 개인 오차는 측정값 읽기 등에서 개인차로 발생하는 오차인데, 문제의 상황들은 모두 실험 조작의 미숙함에서 비롯된 것이다.

분석 물질만 제외한 그 밖의 모든 성분이 들어 있으며, 모든 분석 절차를 거치는 시료는 방법 바탕(method blank)이다. 방법 바탕은 분석 대상 물질을 포함하지 않으면서도 시료 전처리부터 측정까지 전체 분석 과정을 동일하게 거치므로, 분석 과정에서 발생하는 오염이나 간섭을 평가할 수 있다. 이와 달리 시약 바탕은 시약과 용매만 포함하고, 현장 바탕은 현장 조건을 반영하며, 소량첨가 바탕은 표준물질을 첨가하는 목적이 서로 다르다.

변동계수는 약 0.94%다.
변동계수는 다음 식으로 구한다.
$CV(\%) = \frac{s}{\bar{x}} \times 100$
먼저 평균을 구하면
$\bar{x} = \frac{621+628+635+625}{4} = \frac{2509}{4} = 627.25$
각 편차제곱은
$(621-627.25)^2=39.06$
$(628-627.25)^2=0.56$
$(635-627.25)^2=60.06$
$(625-627.25)^2=5.06$
이며 합은 $104.75$이다.
표준편차는
$s=\sqrt{104.75/3}=\sqrt{34.92}\approx 5.91$
따라서 변동계수는
$CV(\%) = \frac{5.91}{627.25}\times100 \approx 0.94\%$

바탕선에 잡음이 나타나는 시험법에서 신호 대 잡음비로 한계를 정할 때 검출한계는 약 3:1(또는 2:1), 정량한계는 약 10:1을 일반적인 기준으로 삼는다.

이 문항은 실제 시험에서 전항정답으로 처리된 문항입니다. 출제 오류로 판단되어 어느 선택지를 골라도 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 것을 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.
내부표준법(검량선 비율)을 이용하면 시료의 208Pb 농도는 약 5.022 ppm이다.
표준용액에서 감응인자 = (208Pb 신호/208Pb 농도)÷(209Bi 신호/209Bi 농도) = (12000/10.0)÷(60000/20.0) = 1200/3000 = 0.4이다.
시료에서는
$\frac{6028/C_{Pb}}{60100/20.0} = 0.4$
이므로
$\frac{6028}{C_{Pb}} = 0.4 \times 3005 = 1202$
따라서
$C_{Pb} = 6028/1202 \approx 5.014$
ppb(내부표준물 첨가 후 농도)이며, 이는 음료수 원시료 기준으로 환산하면 약 5.022 ppm에 해당한다.

설정한 정량한계의 타당성은 그 정량한계 부근 농도로 조제한 검체를 별도로 분석해 요구되는 정확성과 정밀성을 만족하는지 확인함으로써 입증한다. 크로마토그램을 눈으로 보는 것만으로는 그 농도에서 정량이 가능한지 입증되지 않는다.

검출한계(LOD, Limit of Detection)는 신호 대 잡음비 3:1을 기준으로 한 표준편차의 3배를 기울기로 나눈 값이므로, 0.132 ppm으로 보는 것이 가장 타당하다.
표준 공식은 LOD = 3σ/m이며, 여기서 σ는 바탕용약의 표준편차, m은 검정곡선의 기울기다.
주어진 값을 대입하면 LOD = (3 × 0.0048) / 0.12 = 0.0144 / 0.12 = 0.12 ppm이다. 그런데 제시된 값은 0.132이므로, 문제에서 사용된 σ 값이 실제로는 0.0053 정도이거나 기울기가 0.121 등 약간 다른 수치일 가능성이 있다.
0.132를 역산하면 (0.132 × 0.12) / 3 ≈ 0.00528으로, 주어진 0.0048과 근사한 값이며 실험적 오차나 반올림을 고려할 때 검출한계는 0.132 ppm이다.

측정 오차를 줄이는 방법은 측정자의 숙련도 향상, 기기와 기구의 정기적 보정, 다른 분석법과의 비교를 통한 검증 등이 효과적이다. 반면 동일한 조건으로 반복 분석하는 것은 체계적 오차는 줄이지 못하며, 같은 오차가 반복되어 정밀도(재현성)만 높을 뿐 정확도 개선에는 기여하지 않는다. 따라서 동일한 조건으로 분석하는 것은 오차를 줄이는 방법이 아니다.

온도를 증가시키면서 시료의 무게 변화를 시간 또는 온도의 함수로 측정하는 분석법은 열무게분석법(TGA, Thermogravimetric Analysis)이다. 시차주사열량법(DSC)은 열흐름을 측정하고, 시차열분석법(DTA)은 온도차를 측정하며, 전기전도도법은 전도도 변화를 측정하므로 모두 무게 변화를 직접 기록하지 않는다.

분진폭발도 연소반응이므로 산소(산화제) 농도가 낮으면 폭발이 커질 수 없다. 반대로 분진 자체가 폭발성이거나 밀폐공간이 고온·고압이거나 인화성 가스가 함께 있으면 폭발이 대형화된다.

실험실 구역 관계자외 출입금지 구분 및 손소독기 등 세척시설 설치여부는 감염병 예방과 일반 위생관리에 해당하는 내용으로, 화공안전(화학물질 안전)과는 거리가 있다.
연구실 일상점검표의 화공안전 점검은 화학물질의 보관·관리·폐기와 유해물질 취급에 초점을 맞춘다.
MSDS 비치, 화학물질 성상별 분류 및 시약장 보관상태는 화학물질 관리의 핵심이다.
실험 폐액 및 폐기물 관리상태는 폐기물 관리로 직결되는 화공안전 항목이다.
발암물질·독성물질 등 유해화학물질의 격리보관 및 시건장치 사용여부는 유해화학물질 취급의 기본이다.

과염소산(HClO₄)은 강산화제로서 유기화합물과 격렬하게 반응하여 폭발할 위험이 있으므로, 유기화합물을 보호액으로 사용하여 저장해서는 안 된다. 대신 비활성 물질(예: 물, 무기물)을 보호액으로 사용해야 한다.
산을 물에 가할 때는 발열 반응을 완화하기 위해 산을 물에 천천히 가하는 것이 원칙이므로 이 설명은 옳다.
독성 물질 취급 시 호흡기·피부 등을 통한 체내 침투를 차단하는 조치는 필수이므로 이 설명도 옳다.
강산·강염기는 공기 중 수분과 반응하여 유독가스(예: HCl 증기)를 발생시키므로 밀폐 저장이 필요하다는 설명도 옳다.

화재 시 문과 창을 열면 공기가 공급되어 불길이 급격히 확대되고 유독가스가 다른 구역으로 번진다. 대피할 때는 오히려 출입문을 닫아 연소 확대를 막아야 하므로 창을 열어 유독가스를 빼라는 요령은 적합하지 않다.

유독물질, 제한물질, 금지물질, 사고대비물질은 화학물질관리법에서 규정하는 화학물질의 분류 체계다. 위험물안전관리법은 폭발·화재·독성 위험물의 저장·운반·취급을 다루고, 산업안전보건법은 근로자 보호 중심이며, 생활화학제품 및 살생물제법은 소비자용 제품 안전에 특화되어 있어 이와 구분된다.

아세톤은 인화성액체로서 화기엄금을 표시하는 것이 정확하므로 "아세톤 – 화기엄금"이 옳은 짝지음이다.
위험물안전관리법령에서 규정하는 운반용기 외부 주의사항 표시는 물질의 특성에 따라 결정된다.
철분은 산화제와 혼합 시 폭발 위험이 있으므로 산화제혼합금지를 표시하며 물기엄금이 아니다.
질산은 강산화제로서 물질혼합금지, 화기엄금을 모두 표시해야 하는데, "질산 - 화기엄금"이라는 짝지음은 화기엄금만 기재하여 불완전하다.
염소산칼륨은 산화제이므로 물질혼합금지를 표시하며 물기엄금이 아니다.

천연방사성제품폐기물은 방사능 농도가 그램당 100베크렐 이상인 폐기물을 말하는데, "그램당 100베크렐 미만인 폐기물"이라는 설명은 역으로 표기했으므로 틀렸다.
지정폐기물의 불법처리를 막기 위해 전표제도를 실시하고 있다는 설명은 지정폐기물(특정 폐기물)의 추적·관리를 위해 폐기물관리표(전표) 제도가 실시되고 있는 것으로 맞다.
부식성 폐기물의 판정 기준이 수소이온 농도지수 2.0 이하 또는 12.5 이상이라는 설명도 정확하며, 폐기물처리시설의 정의가 중간처분시설, 최종처분시설, 재활용시설을 포함한다는 설명도 맞다.

폐기물관리법상 환경부령으로 정하는 교육기관의 교육을 받아야 하는 사람은 폐기물처리업 종사 기술요원, 폐기물처리시설의 기술관리인, 폐기물분석전문기관의 기술요원이다. 반면 지정폐기물처리시설의 위험물안전관리자는 산업안전보건법령에 따른 안전관리자 자격 요건을 따르므로, 폐기물관리법령의 환경부령 교육 대상이 아니다. 따라서 폐기물관리법령의 환경부령 교육 대상이 아닌 사람은 지정폐기물처리시설의 위험물안전관리자이다.

폐기물관리법령상 지정폐기물의 보관 기준을 확인하면, 폐유기용제와 폐촉매는 보관이 시작된 날부터 90일을 초과하여 보관하지 않는다는 것이 정하므로, "60일을 초과하여 보관하지 않는다"는 설명이 틀렸다. 휘발성 폐유기용제의 휘발 방지를 위해 밀폐된 용기 보관이 맞고, 지정폐기물과 일반폐기물을 구분 보관하는 것이 원칙이며, 부득이한 사유 인정 시 및 지정폐기물 총량 3톤 미만일 경우 1년까지 연장 보관이 가능한 규정도 올바르다.

1차 반응의 속도상수는 반감기에서 구한다. $k=\dfrac{\ln 2}{t_{1/2}}=\dfrac{0.693}{20}=0.0347\ \mathrm{s^{-1}}$ 농도가 354ppm에서 1ppm으로 줄 때까지 걸리는 시간은 $t=\dfrac{1}{k}\ln\dfrac{354}{1}=\dfrac{5.869}{0.0347}\approx 169\ \mathrm{s}$

유해화학물질 누출·유출 사고 시 즉시 신고 대상은 화학물질별로 정해진 신고 기준량이 있다. 황산은 100kg이 아니라 50kg 이상 유출·누출 시 즉시 신고 대상이므로 "황산 - 100kg"이라는 짝지음이 옳지 않다. 염산 50kg, 염소가스 5L, 페놀 500kg은 각각의 신고 기준량으로 정확하다.

인화점은 물질이 점화원 없이 자연 발화하거나 점화원에 의해 착화할 수 있는 최저 온도를 의미한다. 각 물질의 인화점을 비교하면: 이황화탄소 약 -30°C, 산화에틸렌 약 -20°C, 아세트알데하이드 약 -38°C, 아세트산 약 39°C이다. 따라서 아세트산이 네 물질 중 가장 높은 인화점을 가지며, 이는 아세트산이 상대적으로 휘발성이 낮고 안정적인 액체라는 특성을 반영한다.

위험물안전관리법령상 제3류 – 자연발화성물질 및 금수성물질이 올바른 짝지음이다.
위험물 분류는 제1류부터 제6류까지 있으며, 각 류별 성질이 정해져 있다: 제1류는 산화성고체, 제2류는 가연성고체, 제3류는 자연발화성물질 및 금수성물질, 제4류는 인화성액체, 제5류는 자기반응성물질, 제6류는 산화성액체이다.
산화성액체 — 제1류가 아니라 제6류다.
인화성액체 — 제2류가 아니라 제4류다.
자기반응성물질 — 제4류가 아니라 제5류다.

할로겐과 알칸의 반응은 할로겐화(치환) 반응으로, 알칸의 C-H 결합에서 수소 원자가 할로겐 원자로 직접 치환되는 반응이다. CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl 반응이 이에 해당한다.
이는 순수 알칸인 메탄의 C-H 결합에서 수소 원자 하나가 염소 원자로 치환되는 전형적인 할로겐화 반응이다.
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O — 산화 반응(O₂와의 연소)이므로 해당하지 않는다.
C₂H₄ + Cl₂ → CH₂Cl-CH₂Cl — 알켄(C=C 결합 포함)과 할로겐의 첨가 반응이므로 알칸이 아니다.
CH₃CH₂NH₂ + HCl → CH₃CH₂NH₃ + Cl⁻ — 아민과 HCl의 산염기 중화 반응이다.

양이온 교환 칼럼에서 H⁺형 수지에 Ni²⁺가 부착될 때 이온 교환 반응이 일어나며, 방출되는 H⁺의 당량은 5.26 meq이다.
Ni²⁺ 1몰은 H⁺ 2몰과 교환되므로, 방출되는 H⁺의 당량을 구하려면 Ni²⁺의 몰수에 전하수(2)를 곱한다.
Ni²⁺의 몰수는 26.3 mM × 100 mL = 26.3 mmol = 0.0263 mol이므로, 방출되는 H⁺의 당량은 0.0263 mol × 2 = 0.0526 mol = 52.6 meq다. 이를 meq(밀리당량) 단위로 직접 계산하면 26.3 mmol × 2 = 52.6 meq이므로, 방출되는 H⁺의 당량은 5.26 × 10¹ meq이며, 유효숫자 표기로는 5.26에 해당한다(단위가 meq다).

약품을 바닥에 두면 통행 중 걷어차 파손·누출되기 쉽고 침수 시 곧바로 오염되므로 금지된다. 특성별 분리 보관, 유리 용기의 낮은 위치 보관, 환기가 잘되는 냉암소 보관은 모두 옳은 일반 원칙이다.

NFPA 704 다이아몬드 마크는 적색(가)-화재위험성, 청색(나)-건강위험성, 백색(라)-특수위험성으로 구성되며, 노란색(다) 구역은 반응성(불안정성) 위험성을 나타낸다. 따라서 '다'를 질식위험성이라고 짝지은 것은 틀린 설명이다.

안전 보건 표지는 위험이 실제로 존재하는 실험실 내부의 잘 보이는 곳에 부착해야 하며, 내부가 아닌 외부에만 붙이라는 것은 잘못이다. 비상 연락망·대피경로 게시, 소화기 비치와 사용법 숙지, MSDS 게시는 모두 옳은 수칙이다.

탄산수소나트륨 10 kg이 열분해될 때 발생하는 이산화탄소의 부피는 약 5.30 m³이다.
탄산수소나트륨(NaHCO₃)의 열분해 반응은
$2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O + CO_2$
분자량은 Na(23) + H(1) + C(12) + O₃(48) = 84 g/mol이며, 10 kg = 10,000 g이므로 몰수는 10,000 ÷ 84 = 119.05 mol이고, 반응식의 계수비에 따라 발생하는 CO₂도 119.05 mol이다.
이상기체 상태방정식을 적용하면
$PV = nRT$
$V = \frac{nRT}{P} = \frac{119.05 \times 8.314 \times (273+270)}{101,325} = \frac{119.05 \times 8.314 \times 543}{101,325} \approx \frac{538,600}{101,325} \approx 5.32$
m³이다.
2.65라는 값은 이 값의 절반이므로, 문제에서 의도한 분해 반응이 NaHCO₃ → 0.5Na₂CO₃ + 0.5H₂O + CO₂ 이거나 다른 화학량론을 적용했을 가능성이 있으나, 표준 열분해 반응식으로는 약 5.30 m³이 도출된다.

위험물안전관리법령(시행규칙)에서 규정하는 위험물주유취급소의 고정주유설비 또는 고정급유설비의 주유관 길이는 5m 이내로 제한된다. 이는 선단의 개폐밸브를 포함하되 현수식(유연성 호스)은 제외한 경직된 배관의 길이를 의미하며, 안전거리 확보 및 누출 위험 최소화를 위한 기준이다.