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자연과학 올립니다 일반화학실험 올립니다 산염기의 적정 실험

[자연과학] [일반화학실험] 산염기의 적정 실험

1. Abstract (요약)

이번 ‘산염기의 적정’ 실험에서는 산, 염기 중화반응을 이해하고 지시약을 이용 한 산-염기 적정을 통하여 미지시료의 농도를 알아내는 부피 분석법을 학습 한다.
실험에서는 우선 수산화나트륨 수용액을 제조하고 프탈산수소칼륨(KPH)을 이용 하여 수산화나트륨 수용액의 정확한 농도를 측정하여 표준화한다. 이 후 표준화 한 수산화나트륨을 이용하여 미지염산을 적정하여 노르말농도를 구하게 된다.
노르말 농도는
& N × V〓 Nsample × Vsample
위의 두식을 이용하여 구하게 된다.

2. Introduction (이론 및 배경)

1. 산과 염기

일반적으로 아레니우스의 정의에 의해 수용액에서 수소이온(H+)을 내는 물질을 산이라 하고 수산화 이온(OH-)을 내는 물질을 염기라고 한다. 참고로 이러한 정의는 수용액에만 적용된다는 문제점이 있는데 브뢴스테드는 H+를 줄 수 있는 것을 산, H+를 받을 수 있는 것을 염기라 정의하였고 루이스는 비 공유 전자쌍을 받는 물질을 산, 비 공유 전자쌍을 줄 수 있는 물질을 염기라 정의하였다.

2. 중화반응

산과 염기가 반응하여 염과 물이 생기는 반응, 즉 산의 수소이온(H+)과 염기의 수산화 이온(OH-)이 반응하여 중성인 물을 만드는 것을 중화반응이라고 한다. 수용액 중에서 전형적인 중화반응은 히드로늄 이온과 수산 이온의 반응으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

H3O+(aq) + OH-(aq) → 2H2O

3. 중화적정

산과 염기가 완전 중화되려면 산의 당량 수와 염기의 당량 수가 같아야 하는데 이때는 농도의 개념이 아니라 숫자의 개념으로 이해하여야 한다. 예를 들어 다음의 황산과 수산화나트륨의 중화반응을 살펴보자. 황산은 수소이온 2개를 내놓고 수산화나트륨은 수산화이온 1개를 내놓는데 당량수가 같아야 하므로 수산화나트륨은 2몰이 반응하는 것이다.

H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

위 반응에서 황산 1몰에서 2몰의 H+ 이온이 나오는 것을 볼 수 있는데, 이때의 당량수를 2라고 하며 수산화나트륨 1몰은 1몰의 OH-를 내놓으므로 당량 수는 1이 된다. 여기서 당량수 1의 질량을 당량무게(equivalent weight)로 정의하며 황산 1당량무게의 질량은 49.0g이고 수산화나트륨 1당량 무게의 질량은 40.0g이다. 부피분석에서 용액 1리터 중의 산 또는 염기의 당량수를 노르말 농도(normality :N)로 정의하며 다음과 같이 나타낼 수 있다.

우리는 산과 염기가 당량비로 반응하여 중화한다는 것을 알았다. 이러한 중화반응을 이용하여 농도를 알고 있는 산 또는 염기로부터 농도를 모르는 염기 또는 산의 농도를 구하는 것을 중화적정이라고 부른다. 적정(Titration) 이란 용액 속에 있는 어떤 성분의 양이나 농도를 결정할 목적으로 미지의 시료용액에 농도를 알고 있는 용액을 반응 종말점까지 첨가시키는 과정이다. 보통 적정은 플라스크에 농도를 모르는 시료용액을 넣고, 농도를 알고 있는 용액을 뷰렛에 가득 채운 다음 이를 플라스크에 천천히 떨어뜨리게 되는데 미지시료의 당량만큼 뷰렛에 있는 용액이 첨가된다. 이때를 중화반응이 완료된 당량점이라고 한다. 그런데 얼마나 첨가되어야 하는지는 어떻게 알 수 있을까 이는 미지의 시료에 지시약을 첨가해 해결할 수 있는데, 지시약은 특정 산도나 알칼리도에서 색이 변하게 된다. 따라서 적정의 종말점을 알려주는 지시약을 이용하면 육안으로 당량점을 알 수 있게 된다. 표 4-1에는 자주 이용되는 지시약들의 종류와 이들의 색깔 변화 pH 범위를 나타내었다.

4. 표준화

정확한 미지시료의 농도를 측정하기 위해서는 적정에 사용되는 시료용액의 정확한 농도가 필요하다. 이를 위해 본 실험에서 사용되는 수산화나트륨 용액을 표준화한다. 표준화를 위하여 일정량의 프탈산수소칼륨(hydrogen phthalate :KP


자료출처 : https://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=14053171&sid=leesk55&key=



[문서정보]

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자료제목 : 자연과학 올립니다 일반화학실험 올립니다 산염기의 적정 실험
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