0.1N-KMnO4표준용액제조및H2O2정량

본문내용

실제상황에서는 각각의 농도들이 다를 수가 있기 때문에 각각의 경우에 대해서 ORP값을 구하기 위해서는 네른스트 방정식 (Nernst equation)을 사용해야 한다.
ORP 측정에서 네른스트 방정식의 이용
일반적인 반쪽반응의 ORP 값은 다음과 같이 몰농도의 항으로 표시될 수 있다.
aA + bB + cC + ...... + ne- = xX + yY + zZ + .....
Hypochlorous acid (물속에서의 chlorine)는 네른스트 방정식의 좋은 예가된다.
반쪽반응 HOCl + H+ +2e- → Cl- + H2O
Eo = 1,490mV
25℃에서 네른스트방정식은 다음과 같다.
Hypochlorous acid/chloride 사이의 방정식을 살펴보면 ORP의 중요한 특성을 알 수 있다.
1) ORP는 물을 제외한 반쪽반응에 관여하는 모든 물질의 농도에 영향을 받는다.
2) ORP는 농도비의 log값의 함수이다.
3) ORP 측정에 온도는 매우 다양한 방법으로 영향을 준다. 따라서 일반적인 특징을 발견하기 힘들기 때문에 ORP 측정에서는 대부분 온도보상을 하지 않는다.
ORP 전극 - ORP 측정에서는 백금이나 금과 같이 비활성 금속전극을 사용한다. 보편적으로 ORP 측정의 정확도는 ±5mV.
때때로 ORP 전극과 어떤 화학종간의 전자교환의 속도가 매우 낮으면 측정에 방해를 받을 수 있다. 이런 경우에는 용액내의 용존산소와 같은 2차 redox couple에 좀더 많이 감응할 수 있어서 오차를 유발하게 된다.
기준전극 - 보통의 경우 ORP 측정에 사용되는 기준전극은 pH 측정에 사용되는 Ag/AgCl 전극과 동일하다. 표백공정과 같은 경우에는 은조각 (silver billet)이나 심지어는 pH 전극을 기준전극으로 사용하기도 한다.
ORP를 이용한 농도측정 - ORP는 물속의 chlorine 측정의 경우와 같이 관련된 모든 인자들을 정확히 이해하고 있지 않더라도 종종 농도측정에 적용된다. Hypochlorous 용액의 ORP 측정에서 사용되는 방정식을 생각해보면 농도측정과 관련되어 어떠한 문제점이 있는지 개략적으로 살펴볼 수 있다.
ORP는 hypochlorous acid (물속에 녹아있는 chlorine) 뿐만 아니라 Cl- 이온과 H+ 이온에 영향을 받는다.
Cl- 이온과 H+ 이온의 변화는 ORP에 영향을 줄 수 있다.
따라서 chlorine을 정확하게 측정하려면 Cl- 이온과 pH가 매우 정확하게 측정되거나 일정한 값이 되도록 관리되어야 한다.
일반적으로 ORP는 농도측정에 적용하기에 좋은 방법은 아니다. 실제로 모든 ORP 반쪽반응에는 하나 이상의 물질을 포함하며 대부분 pH의 영향을 받는다.
ORP의 응용 - ORP는 여러 가지 화학종에 영향을 받기 때문에 응용에 어려움을 겪을 수도 있다. 특별한 목적으로 ORP를 측정하려면 관계를 맺고 있는 반쪽반응에 참여하는 모든 물질의 농도범위를 알아야한다. 또한 ORP의 예측을 위해서는 네른스트 방정식을 이용하여야 한다. ORP를 모니터링하거나 산화-환원 반응을 조절하는 응용분야에는 다음과 같은 것들이 있다.
Cyanide 분해, 염소제거, 크롬산염 (chromate) 환원, 하이포아염소산염 (hypochlorite)이 관련된 표백공정등이 있다. 위에서 살펴본 바와 같이 ORP를 이용한 농도측정에는 문제점이 있지만 산화제, 환원제를 검출하므로써 누수탐지등에도 응용이 가능하다.
3) KMnO4 적정에 영향을 미치는 인자
① 온도의 영향 : 보롬 옥살산염의 적정에 있어서는 60~80℃ 유지하고 아질산염의 적정에는 약 40℃ 그밖에 환원성 시료의 적정은 상온에서 실시한다. 단 80℃ 이상에서는 KMnO4가 분해하기 때문에 피해야 한다.
② Cl-의 영향 : Cl-의 농도가 큰 요액에서는 KMnO4와 Cl-이 반응하여 Cl-가 발생하고 음이온이 공존하면 Cl-의 농도여하를 불문하고 Cl2의 생성을 촉진하다.
③ 산의 영향 : 실제 KMnO4적정시 생성되는 K2O2 MnO를 중화시키고 남은 정도로 과량의 산을 첨가해야 한다. 산은 H2SO4를 사용하고 전적정액에 대해서
H2SO4는 3-15시의 점유를 유지하는 것이 좋다. 산이 부족할 땐 MnO2의 갈색침전이 생겨 반응이 정량적으로 전행하지 못함 2MnO4 + 3KMnO4 + 7H2O = 2KHSO4 + H2SO4 + 5MnO2·H2O HNO3는 산화성산이고 HCl은 Cl-이 MnO4에 의해서 산화되므로 사용하지 않는다.
4) 과망간산칼륨으로 과산화수소함량을 정량분석할 경우의 H2O2 (%, w/v)를 구하라.
(시료 1ml, 0.1N과망간산칼륨의 factor값 (f=1.0), 적정 시 0.1N 과망간산칼륨 소비량은 20 ml)
= = 3.402%
7. Reference
http://kin.naver.com/db/detail.php?d1id=11&dir_id=110204&eid=cqk9L9rHvyWMnL7+i9oFA8OIbMFZPvQ6&qb=vsa9usfHt7nAzMXN
http://mybox.happycampus.com/babary5828/449366
http://km.naver.com/list/view_detail.php?dir_id=70207&docid=34124873
http://www.encyber.com/search_w/ctdetail.php?masterno=85781&contentno=85781
www.digitalmeter.co.kr
네이버백과사전
이상인 외 4인, 2003, 텍스트 화학2, 디딤돌, p322~323
인권식 외 3명, 2003, 분석화학 원리 및 실험, 동아기술, p112~114
김창홍 외 6인, 2001,화학대사전, 세화, p192~193, p437
DANIEL C. HARRIS 저, 1997, 분석화학, 자유아카데미, p 293
신효저, 1983, 식품분석(이론과실험), 신광출판사, p40~42, 29~30
8. Acknowledgment
과망간산칼륨 표준용액이 조금 남아서 우리조만 따로 남아서 다시 표준용액을 만들었다. 늦게까지 같이 실험한 조원들 실험을 도와준 세나언니 그리고 저희 때문에 기다려주신 조교님들 고맙습니다.

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0.1N-KMnO4표준용액제조및,   H2O2정량,   산화환원 적정