[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 23. 비타민 C의 정량분석 실험 결과보고서

소개글

[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 23. 비타민 C의 정량분석 실험 결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 데이터 및 처리
실험 결과에 대한 고찰
다음의 질문에 답하시오.
참고문헌

본문내용

확하게 특정 비율을 기준으로 구한 점인 당량점은 종말점과 같지 않은 경우가 다수 존재한다.
실험에 주로 사용된 기구는 뷰렛, 피펫, 부피 플라스크, 깔때기, 삼각플라스크, 저울 등이 있으며, 주로 사용된 시약은 아이오딘 용액, 레모나, ascorbic acid 표준용액, 쏠라-씨, 내 사랑 유자 , 증류수가 있다. 주요 실험 기구의 사용법과 사용 시 유의사항 그리고 용액의 물리/화학적 특성과 사용 시 주의해야하는 사항에 대해 사전에 조사하고 익혀두어야 한다.
본 실험자는 이번 실험을 통해 우리가 생활에서 자주 접하는 식품 중 내 사랑 유자 음료수, 레모나, 쏠라-씨를 분석하고 식품 내 비타민 C 함유량을 구해 볼 수 있었다. 본 과정을 통해 조해성이 있어 정확한 농도의 용액을 제조하기에 어려움이 있는 아이오딘 용액의 농도를 산화-환원 적정을 통해 구하는 과정을 학습할 수 있었다. 또한, 용액의 적정과 희석에 대해 탐구할 수 있었다. 더불어, 실험 과정에서 물질의 반응비와 몰수비의 관계에 대해 명확하게 익힐 수 있었다.
본 실험에서는 특정 비율보다 많이 첨가되었을 때 색이 변하여 적정을 마치는 종말점의 특성으로 인하여 오차가 발생하였다. 더불어, 시료가 증류수에 전부 녹았는지 확인하는 것에 어려움이 있으며 거름과정을 진행하지 않은 점에서도 오차가 발생한 것으로 사료된다. 적정 과정에서 주의해야 하는 사항에 근거하여 실험을 진행하고 반복 실험을 추가적으로 진행하면 오차를 줄일 수 있을 것이다.
다음의 질문에 답하시오.
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1. 실험에서 얻은 비타민 C의 함유량은 비타민 C 보충제나 쥬스병에 표기된 비타민 C의 함유량과 비교하여 얼마만큼의 오차를 보이는가? 이러한 오차를 나타나게 한 요인들에는 어떠한 것들이 있겠는가?
보충제 및 주스병 표기 된 비타민 C 함유량
실험을 통해 얻은 비타민 C 함유량
오차
오차율
내 사랑 유자
레모나
쏠라-씨
내 사랑 유자는 보충제 및 주스병 표기 된 비타민 C 함유량과 실험을 통해 얻은 비타민 C 함유량 사이에 절대 오차는 , 오차율은 101% 발생하였다.
레모나는 보충제 및 주스병 표기 된 비타민 C 함유량과 실험을 통해 얻은 비타민 C 함유량 사이에 절대 오차는 , 오차율은 15.6% 발생하였다.
쏠라-씨는 보충제 및 주스병 표기 된 비타민 C 함유량과 실험을 통해 얻은 비타민 C 함유량 사이에 절대 오차는 , 오차율은 53.2% 발생하였다.
적정 과정에서 종말점은 육안으로 관찰 했을 때, 용액의 색이 변하는 시점이다. 따라서 이론적으로 중화반응을 포함하여 모든 적정 과정에서 적정당하는 물질과 적정하는 물질 사이에 양적인 관계를 계산한 당량점과는 차이가 있다. 이에 따라, 이론적 비율보다 조금 더 많이 아이오딘 용액이 첨가 되어 오차가 발생한 것이다.
더불어, 레모나와 쏠라-씨의 경우에는 시료가 증류수에 모두 용해되지 않았기 때문에 오차가 발생한 것으로 사료된다.
2. 화학반응식 (1)에서 산화된 것은 어느 것인가? 환원된 것은 어느 것인가? 전자주개(electron donor)는 어느 것인가? 전자받개(electron acceptor)는 어느 것인가? 산화제는 어느 것인가? 환원제는 어느 것인가?
화학반응식 (1)은 다음과 같다.
화학반응식에서 ascorbic acid는 수소를 잃고 은 산화수가 0에서 1이 된다.
수소를 잃는 것은 산화가 되고 수소를 얻으면 환원된 것이다. 또한, 산화수가 커지면 산화, 작아지면 환원된 것이다. 더불어, 산화된 물질은 전자 주개이자 환원제이다. 환원된 물질은 전자 받개이자 산화제이다.
이에 따라, 화학반응식 (1)에서 산화된 것은 ascorbic acid이고 환원된 것은 임을 알 수 있다.
전자주개는 ascorbic acid이고 전자 받개는 이다.
환원제는 ascorbic acid이고 산화제는 이다.
3. 이번 실험에서는 정확한 농도의 아이오딘 용액을 제조하는 대신 ascorbic acid 표준용액으로 적정하여 아이오딘 용액의 농도를 결정하였다. 정확한 농도의 아이오딘 용액을 제조하는 것이 어려운 이유는 무엇인가?
아이오딘은 조해성 물질이다. 따라서 아이오딘 용액의 시약병 마개를 개봉하자마자 실험실 공기 중에 있는 수분을 흡수하여 쉽게 녹는다. 그러므로 일정량의 아이오딘 고체 시약의 무게를 달아서 옮기는 과정에서 약 수저와 유산지 등에 용해된 아이오딘이 달라붙어서 정확한 양을 측정하여 옮기는 것에 어려움이 있다. 이에 따라, 일반적으로 아이오딘을 활용하여 용액을 제조하는 경우에는 대략적인 양의 아이오딘을 재빠르게 측정하여 용액을 제조한다. 이러한 문제점으로 인해 아이오딘의 무게를 정확히 측정하여 정확한 농도의 아이오딘 용액을 제조하기 어렵기 때문에 농도가 정확한 ascorbic acid 표준용액으로 적정하여 정확한 아이오딘 용액의 농도를 결정하는 것이다.
4. 오렌지 주스, 등의 시료에 들어 있는 비타민 C는 NaOH와 같은 염기를 사용하여 적
정(산-염기 적정)할 수도 있을 것이다. 그러나 이번 실험에서 이러한 산-염기 적정
대신 산화-환원 적정을 한 이유는 무엇이겠는가?
오렌지 주스 등의 시료에는 비타민 C 이외에도 다양한 유기산들이 존재한다. 따라서 NaOH와 같은 염기를 사용하여 적정하는 산-염기 적정을 활용하면 특정 산 이외에 모든 산이 영향을 받는다. 그러나 산화-환원 적정에서는 유기산의 대부분이 반응에는 관여하지 못한다. 따라서 산-염기 적정 대신에 산화-환원 적정을 진행하는 것이다.
더불어, ascorbic acid의 환원력이 강하여 평형상수가 크다. 평형 상수가 크다는 것은 생성물이 많이 형성된다는 의미이다. 생성물이 형성되는 정반응이 우세하게 진행될수록 가 ascorbic acid와 반응하고 남는 아이오딘 이온의 양이 증가한다. 따라서 녹말과 반응하는 아이오딘의 양이 증가하며 색의 변화를 더욱 뚜렷하게 확인하여 적정의 오차를 줄일 수 있다.
참고문헌
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일반화학, Steven S. Zumdahl, Cengage, 2018, 177쪽

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