산화환원적정(과망간산법)

본문내용

이유?
MnO4- + 5e+ 8H+ → Mn2+ + 4H2O E˚ = 1.51V
위 반응시 용액의 산성이 충분치 않으면 (즉 H+ 의 공급이 충분치 않으면) 이산화망간이 생성되고 갈색으로 탁해짐과 동시에 반응의 정량성도 달라지게 된다. MnO4- + 3e+ 2H2O → MnO2 + 4OH- 산으로는 보통 황산이 이용되는데 염산은 과망간산칼륨에 의해 산화되어 염소를 발생시키고 질산은 그 자체가 산화성이 있으므로 모두 좋지 않다.
3) 시료용액을 70~80도로 유지하면서 적정하는 이유?
온도가 낮으면 옥살산이나 그 염의 반응 종말을 알 수 없기 때문이다. KMnO4의 적정은 일반적으로 반응이 느리므로 60-70도로 시료용액을 가온하여 적정해야 하 며 80도 이상이 되면 O2와 MnO2를 내면서 분해한다. 또한 생성된 MnO2는 자동촉매분해를 일으켜 더 많은 KMnO4가 소비된다. 즉 정확한 분석이 이루어지지 않는다. (과망간산칼륨은 가장 널리 쓰이는 산화적정액이다. 이것은 매우 강력한 산화제이기 때문이며 스스로 종말점을 나타내는 자체시약이다. 용액을 만들 때 미리 전처리를 해 두면 안정하다. 용액을 처음 준비할 때 용액에 존재한 소량의 환원성 불순물은 MnO4-를 환원한다. 중성용액에서 과망간산의 환원물은 산성용액에서 생성되는 Mn2+가 아니고 MnO2 이다. MnO2는 더 많은 과망간산을 분해하는데 촉매역할을 한다. 따라서 더 많은 MnO2 가 생성된다. 이와 같은 현상을 자동촉매분해라고 하는데 용액속의 MnO2를 제거함으로써 안정화 시킬 수 있다.
4) 옥살산 나트륨으로 과망간산칼륨 용액의 농도를 결정할 때 처음에는 탈색되는 데 시간이 걸리지만 일단 반응이 시작되면 원활하게 탈색이 진행되는 이유는 무엇인가?
처음에 과망간산칼륨 용액이 옥살산나트륨을 만났을 때는 반응이 시작하기 위해서 반응 에너지와 같은 요소가 필요하므로 시간이 걸리지만 이 후에는 반응이 활성화되었으므로 계속 일어나게 되어서 원활하게 탈색이 진행된다.
5) 옥살산 나트륨을 적정할 때 온도를 60℃ 정도로 유지하는 이유는 무엇인가?
옥살산나트륨과 과망간산칼륨이 반응하기 위해서는 비교적 높은 에너지가 활성화 에너지로 필요하다. 따라서 물중탕을 통해서 온도를 높여주는 이유는 활성화 에너지를 제공해서 반응 속도를 빠르게 하기 위해서이다.
6) 과망간산칼륨 적정에서 염산이나 질산을 사용하지 않고 황산용액을 사용하는 이유는 무엇인가?
적정 실험에서 산성용액이 필요한 이유는 과망간산칼륨 용액을 이온화된 상태로 유지시켜주기 때문이다. 만약 반응에서 수소이온의 양이 적다면 과망간산칼륨은 이산화망간이 되기 때문에 정확한 적정이 불가능해진다. 이 때 염산이나 질산을 사용하지 않는데 이유는 염산의 경우 염소이온을 내놓게 되고 질산의 경우는 산화질소 이온을 생성시키므로 양 쪽 모두 반응에 좋은 영향을 미치지 못하기 때문이다. 또한 황산이 강산임에도 불구하고 수소이온을 두 개 가지고 있는 2가산이기 때문에 적은 양으로도 많은 과망간산칼륨을 이온화시킬 수 있기 때문이기도 하다.
7. 실험간 주의사항
가. 과망간산 칼륨은 햇빛에 반응하여 쉽게 분해되므로 반드시 갈색병에 담아서 보관하여야 한다.
나. 종말점을 색변화로 정확히 판단해야 하므로 흰 종이를 플라스크 바닥에 깔아 놓고 관찰한다.
다. 중탕 조건에서 실험을 하기 때문에 화상 사고가 없도록 주의한다.
8. 참고 문헌
가. 표준 일반화학실험 4판, 대한화학회, 천문각 , 125p, 1994.
나. 일반화학, 안용근 외 5명 공저, 효일문화사, 67p, 177p, 1999.
다. 현대 일반화학 5판, 일반화학교재 연구원, 자유아카데미, 209p, 2003.

키워드

산화,   환원,   적정,   과망간산법