CaCO3 정량

본문내용

칼슘의 완전 침전을 방해하여 반응액 중에 Ca2+가 남아있게 한다. 침전이 완전하게 이루어지지 않다면, 적정되는 옥살산의 양도 시료 안의 탄산칼슘보다 적은 양이 된다. 또한, 수산칼슘 침전을 생성시킨 후 여과할 때 몇 번의 세척을 하게 되는 데, 이때 약간의 수산칼슘이 물에 씻겨 나갈 수 있다. 이런 점은 침전을 세척할 때 묽은 암모니아수를 사용하는 것으로 해결할 수 있다.
* 다른 실험과의 비교
- http://km.naver.com/list/view_detail.php?dir_id=61801&docid=34085295
◎ 실험방법
시료로 CaCO3 , 30~38% HCl, 증류수, (NH4)2C2O4 포화용액, 온수, 10% H2SO4, 0.1N-KMnO4 가 필요하다.
실험기구로는 전자저울, 약주걱, 200mL 삼각플라스크, 스포이드, water bath, 깔때기, 여과지, 코크달린 뷰렛이 필요하다.
우선 시료를 약 0.2g 정칭한 다음 200mL 삼각 플라스크에 취해서 30~38% HCl를 3~4mL을 조금씩 가해서 천천히 녹인다. 그 다음 증류수 50mL 가해서 희석 시킨 후 가열시킨다. (NH4)2C2O4 포화용액을 침전이 더 이상 생기기 않을 때까지 가한 후 30분간 방치한다.
30분후 침전이 생기면 상층액을 여과지에 거른 다음 깔때기에 남아있는 침전물을 온수로 washing해주는 것을 반복한 다음 깔때기를 침전물 있는 비커에 옮기고 10% 20mL를 가한 뒤 증류수로 다시 washing 해 준다. 그다음 70~80℃에서 가온하면서 정칭한다.
◎ 실험결과
시료: 0.2003g
소비된 0.1N-KMnO4의 양 : 17.1mL
위의 실험 방법은 거의 우리가 실험한 방법과 모두 같이 실행하였다. 하지만 결과 값을 보면 우리의 실험값과는 많은 차이가 난다. 정확한 factor값이 나오지 않아서 실험에서 탄산칼슘의 함량이 얼마나 나왔는지는 모르지만 아무리 factor값이 좋지 않다고 가정하더라도, 우리의 실험과 비교해 보면 너무 큰 차이가 난다. 이렇게 큰 차이가 나는 이유에 대해 생각해 보았는데 첫 번째 이유는 처음 포화용액을 만들 때 시료의 양이 적게 들어가서 완전한 포화용액이 아닌 불포화 용액 상태로 실험을 하였을 경우이다. 두 번째 이유는 우리의 실험 오차 이유처럼 분석물질에 포화용액을 가할 때 초기보다 후반에 갈수록 아지랑이의 모습을 확인하지가 힘들기 때문에 아지랑이가 없어지는 시점을 제대로 확인하지 못해 포화용액을 덜 넣어서 실험의 오차가 생겨났을 수도 있다고 생각한다.
마지막으로 위의 실험에서 실제 CaCO3의 함량이 나오지 않았는데, 이 실험은 우리 실험방법과 같지만 분석물질 CaCO3의 함량이 우리와 다를 수 있다는 점이다. 우리가 실험한 분석물질의 함량보다 낮다면 위의 실험결과 값이 올바른 값일 수 있다.
* 포화용액 제조 방법
① 거름종이에 거르기 : 시약을 과량 넣어 과포화용액(포화용액보다 용질을 더 많이 포함한 용액)을 만들어 거름종이에 침전되어있는 용질을 걸러내는 방법이다.
② 초음파 추출기 : 초음파 추출은 진동수가 1초에 20,000번 이상 되는 진동소자를 사용하여 성분을 화학적이 아닌 물리적인 힘을 작용하는 것이다.
③ 시약을 과량 넣은 후 과포화가 된 하층액은 사용하지 않고 포화된 부분이 상층액 부분만 사용하는 것이다.
* 역가구하기
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑
CaCl2 + (NH4)2C2O4 → CaC2O4↓ + 2NH4Cl
CaC2O4 + H2SO4 → H2C2O4 + CaSO4
5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 10CO2 + 2MnSO4 + 8H2O
따라서 CaCO3 = CaC2O4 = H2C2O4 는 모두 같은 당량이다.
2mol KMnO4 = 5mol H2C2O4 = 10
H2C2O4 = CaCO3 =2당량, 1그램당량 = 100.08/2=50.04g, 40.08/2=20.04g
1N-KMnO4 1000mL ≡ 50.04g(CaCO3), 20.04g(Ca)
0.1N-KMnO4 1000mL ≡ 5.004g(CaCO3), 2.004g(Ca)
0.1N-KMnO4 1mL ≡ 0.005004g(CaCO3), 0.002004g(Ca)
따라서, CaCO3의 역가 = 0.005004, Ca의 역가 = 0.002004 이다.
homework) CaCO3를 함유한 시료용액에 (NH4)2C2O4용액을 넣어 생성하는 옥살산 칼슘 (CaC2O4)을 묽은황산에 녹여 유리된 옥살산을 KMnO4을 이용하여 적정하였을때 CaCo3의 함량과 Ca의 함량 (%, w/w)을 구하라.
(F=1.0 , 시료의 양=0.2g, 소비된 0.1N-KMnO4 = 30 ml)
산화환원적정반응식:
2KMnO4 + 5 H2C2O4 + 3 H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8 H2O + 10 CO2
(v= 적정 시 0.1N-KMnO4 소비량, f = KMnO4의 factor, s = 시료의 양)
(F=1.0 , 시료의 양=0.2g, 소비된 0.1N-KMnO4 = 30 ml)
7. Reference
박기채, 1994, 분석화학, 탐구당, p660~663
이근보 외 3인, 2002, 식품분석, 유한문화사, p190~199
김창홍 외 6명, 화학아카데미클럽, 화학대사전 6, 2001, p721
김창홍 외 6명, 화학아카데미클럽, 화학대사전 8, 2001, p921
신효선, 1983, 신광출판사, 식품분석(이론과 실험), p27~29
네이버 백과사전
http://mybox.happycampus.com/lin0217/1946773/?agent_type=naver
http://km.naver.com/list/view_detail.php?dir_id=61801&docid=34085295
http://www.songamlab.com/company.htm
8. Acknowledgment
이번 실험은 다른 실험에 비해 기다리는 침전을 기다리는 시간이 있어서 실험이 오래 걸렸다. 실험을 길게 해서 힘들긴 하였지만 처음으로 실험값이 제일 가깝게 나와서 좋았다. 같이 실험 한 조원들 모두 수고하셨어요..

키워드

산화 ․ 환원적정 법,   칼슘염정량법,   침전적정밥응