알카리도, 산도 실험보고서

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목차

1.실험목적

2.기자재 및 시약,시료

3.실험방법

4.결과

5.토의 및 토론

6.참고 문헌

◉ 과제물

본문내용

+ 98.5 mg/L as CaCO3
= 336 mg/L as CaCO3
(3) 실험결과
T-Alkalinity = 222.5 mg/L as CaCO3
P-Alkalinity = 112.5 mg/L as CaCO3
P>1/2T 이에 적용된다.
OH-
CO3-2
HCO3-
P=0
0
0
T
P<1/2T
0
2P
T-2P
P=1/2T
0
2P
0
P>1/2T
2P-T
2(T-P)
0
P=T
T
0
0
OH- = 2P - T = 2(112.5) - 222.5 = 2.5 mg/L as CaCO3
CO32- = 2(T-P) = 2(222.5 - 112.5) = 220 mg/L as CaCO3
HCO3- = 0 mg/L as CaCO3
결론 및 토의
뷰렛 사용미숙으로 과다 적정으로 인해 오차가 발생 되었습니다.
또한 M-Alkalinity 과정에서 H2SO4을 0.01N 넣어야 할 때 다시 0.1N을 넣어 PH가 3.74로 떨어지게 되었는데,
다음부턴 시료를 넣을 때에 한번 확인하여야 할 것 같습니다.
그밖에 색변화에 의한 관찰에 있어서의 오차를 생각해 볼 때 실험을 하는 과정에 많은 오차가 발생 할 수 있는 여건을 가지고 있었던 것 같습니다.
다음에 이와 같은 실험을 할 때에는 좀 더 주의 깊게 해야 할 것 같습니다.
참고문헌 및 자료
.유성환, 최봉종, 조영관, 이진종 / 수질조사 및 분석 / 동화기술 / 1998년 .박정환, 정종태 / 기초환경 공업실험 / 동화기술 / 2001년
이승원 외 2명, 수질환경기사산업기사, 성인당 (2004)
.Sawyer, C. & P. McCarty, Chemistry for environmental engineering, 4th Ed, McGraw-Hill, New york(1979)
김좌관, 수질오염개론, 동화기술 (2000)
.김형석김부길송영채 공저, “수질분석 및 수처리 실험,” 동아기술
http://www.dhshome.co.krhttp://hannainst.co.kr/8417.htm
http://chemistry.sogang.ac.kr/lecture/db/032-008/file/No4%20pH.hwp
주의사항
1. PH 4.5 알칼리도가 1000mg/L 이상일 때에는 시료의 소량을 취하고 탄산을 포함하지 않은 물로 희석하여 사용한다.
2. 시료에 오탁이나 착색이 현저할 때에는 PH meter를 사용한다.
3. 잔류염소가 있을 때에는 먼저 시료 100mL에 0.01N 티오황산나트륨 용액을 가하여 잔류 염소를 제거한 후 시험한다. 이 경우에 티오황산나트륨이 과잉으로 소비되지 않도록 주의한다.
과제물
① PH변화에 따라서 carbon의 형태의 변화 OH- , CO32- , HCO3-
일반적으로 자연수 중에서 CO2와 알칼리도의 3형태는 자연수계에서
Carbonate-bicarbonate system을 구성하여 평형상태를 유지하게 된다.
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ (PH = 5～7)
M(HCO3)2 M2+ + 2HCO3- (PH = 5～9)
HCO3- CO32- + H+ (산성)
CO32- + H2O HCO3- + OH- (알칼리성)
위의 평형 System에서 어느 하나의 농도가 변하게 되면 평형이 이동하게 되고 다른 이온들의 농도들도 바꾸어 PH가 변하게 된다. 반대로 PH가 변하여도 이들의 평형 관계와 농도들은 바뀌게 될 것이다. 밑의 그림은 전 알칼리도 100mg/L 에서의 CO2및 세 가지 형태의 알칼리도를 나타낸 것으로서 이 관계는 알칼리도와 수은등에 따라 달라진다.
자연수의 알칼리도는 주로 지질층(석회암 등의 광물)을 통과함으로서 이루어지는데 그 외에 공장폐수 등의 오염에 기인한 것도 있다.
자연수중의 알칼리도는 주로 중탄산염의 형태로 존재하며 탄산염이나 수산화물 형태는 적다.
이것은 수중의 CO2 가 탄산염과 수산화물을 다음과 같이 중탄산염으로 변화시키기 때문이다.
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
따라서 중탄산염은 수중의 OH-를 거의 내놓지 않으므로 PH가 증가되지는 않으며, 특히 용해된 CO2가 많을수록 그러한 현상이 뚜렷해진다. 그러나 중탄산염을 많이 포함한 물을 가열하면 CO2가 뛰쳐나와 대기 중으로 방출되므로 중탄산염은 탄산염으로 되어 물속에 OH-를 내어 알칼리성을 띄게 된다.
② PH가 왜 8.3, 4.3까지 떨어지게 하는 건지?
초기 PH가 8.3이 넘는 시료에 대하여는 두 단계로 적정을 시도한다. 첫 번째 단계는 PH가 8.3으로 될 때까지 적정하며, 이때 페놀프탈레인 지시약이 분홍색에서 무색으로 변한다.
두 번째 단계는 PH가 약 4.5로 될 때까지 적정하는데 이때는 메틸오렌지 종말점에 해당한다. (주황색 → 옅은 주황색)
만일 해당시료가 8.3이하일 때는 PH 4.5까지 한 번의 적정을 하며, PH 7이하인 산성용액에서도 알칼리도를 가진다는 점을 유의해야 한다.
밑의 그림에서 변곡점인 PH 8.3은 CO32+이 HCO-로 전환되는 당량점에 해당하고 두 번째 변곡점인 PH 4.5는 HCO3-이 탄산(H2CO3)으로 전환되는 당량점에 해당된다. 알칼리도를 추정하기 위해 산을 가할 때 수산화물은 PH가 10으로 감소되는 동안 완전히 중화되며 탄산이온은 PH가 8.3이 될 때 탄산수소이온으로 전환되며 이 변곡점까지 측정한 알칼리도를 페놀프탈레인알칼리도라 하며 이에 PH를 8.3까지 맞추게 된다.
탄산염 및 수산화물을 포함한 시료를 PH 8.3이하로 계속 적정해 가면 탄산수소이온이 주입된 산과 반응하여 탄산으로 전환되며(PH 4.5부근) 이 변곡점까지 측정한 알칼리도를 메틸오렌지알칼리도라 하고 그렇기 때문에 PH를 4.5까지 낮추게 된다.
③ 단위환산 어떻게 되는지? Alkalinity 계산식에 왜 50000이 들어가는가?
(0.1N × X + 0.01N × Y) × A × B
(Sample 량 mL)]
단위
N = g/L
X, Y, Sample = mL
A = CaCO3의 당량 = 100/2 = 50g/L
B = 1000mg/1g
A × B = 50000
→ mg/L as CaCO3

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