수질오염 실험 -산도 실험

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수질오염 실험 -산도 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

2eq*1000mg/1g=370mg/L as CaCO3
따라서 검수 1에서의 총 산도는 1020 + 370으로
1390mg/L as CaCO3이다.
검수 3 : H2SO4 0.25N와 Na2CO3의 혼합용액에 NaOH 0.1N으로 적정을
시작하자 M.O.에서 색깔변화 (붉은색 - 주황색)을 보이는 시점까지
17.5mL가 들어 갔으며, 그 이후 페놀프탈레인을 넣자 4.5mL를 넣은
후 바로 주황색에서 노란색을 보이며 색깔이 바뀌었다.
총 적정된 NaOH의 양 : 22mL
1) M.O.에서의 산도
실험값 H2SO4의 N : 17.5mL*0.1N(NaOH) = ?N(H2SO4)*100mL
이므로, H2SO4의 N은 0.0175 이다. 이를 통해 산도를 구하면,
Acidity=0.0175N*100g/2eq*1000mg/1g=875mg/L as CaCO3
2) P.P에서의 산도
실험값 H2SO4의 N : 4.5mL*0.1N(NaOH) = ?N(H2SO4)*100mL
이므로, H2SO4의 N은 0.0045 이다. 이를 통해 산도를 구하면,
Acidity=0.0045N*100g/2eq*1000mg/1g=225mg/L as CaCO3
따라서 검수 1에서의 총 산도는 875 +225 으로
1100mg/L as CaCO3이다.
아래는 실험값을 표로 표현한 것이다.
지시약
검수
검수 1
검수 2
검수 3
M.O. 적정(ml)
31.3
20.4
17.5
M.O. 적정에 사용된 OH-의 N
0.0313
0.0204
0.0175
M.O 적정의
산도
1565
1020
875
P.P. 적정(ml)
1.5
7.4
4.5
P.P. 적정에 사용된 OH-의 N
0.0015
0.0074
0.0045
P.P 적정의
산도
75
370
225
총 적정에
사용된 OH-의
양(mL)
32.8
27.8
22
산도
1640
1390
1100
※여기서 쓰인 산도의 단위는 mg/L as CaCO3이다.
[4] 토론
이번에는 저번 시간에 배운 알칼리도의 반대개념격인 산도에 대해서 실험을 하였다. 적정 총량으로 비교하였을 때, 검수1 : 32.8(실험값)/25(이론값),
검수2 : 27.8(실험값)/35(이론값), 검수3 : 22(실험값)/25(이론값)으로 저번실험에 비해 상당히 비슷한 값을 나오게 할 수 있었다. 이는 저번 실험에서 쓰지 못했던 도구와 기법등을 활용한 결과라고 생각 할 수 있다. 그 방법에 대하여 말하자면,
첫째, 파라필름을 통한 용액의 용해도를 최대한으로 높였다는 점이다.
저번에 실험에서 파라필름을 활용하지 못함으로써, 약간 오차가 높게 (용질의 양이 부족하게 나왔던) 나왔던 반면, 이번에는 너무 잘녹였던 실험값이 나오긴
했지만 오차값 자체는 줄어들었다.
둘째, 다용도로 증류수를 활용.
증류수를 실험에서 활용하는 방법은 매우 다양하다. 용질을 용매에 녹일 때, (이번 실험에서 볼 때는 탄산나트륨이나 탄산수소나트륨등을 녹일 때라고 생각하면 됩니다.) 시약종이에 있는 용질의 양도 증류수로 녹이는 방법을 통해서 최대한 오차범위를줄이는 방법도 있고, 마그네틱바를 활용한 적정실험에서도, 검수가 바뀔 때 마다 증류수를 통해 철저히 이물질을 없애는 방법으로 오차값을 줄일 수 있다.
셋째, 조금은 숙달된 실험기기 사용법.
실험기기가 저번 주와 동일하기 때문에, 어느 정도는 익숙한면도 빼놓을 수가 없다. 피펫의 활용 시, 이제는 조금 더 익숙하게 용액의 흡수, 방출을 할 수 있었고, 뷰렛의 경우도 기포를 뺀 후에 용액을 채우고, 채운 후에도 깔때기를 제거하고 잠시 기다려서 벽면을 타고 내려오는 미량의 액체의 양도 정확하게 읽었다.
이렇게 오차를 줄이기 위해 노력했음에도 오차는 생겼다 그 이유를 생각해 보면 여러 가지로 생각해 보았을 때, 도달한 결론은 바로 용해도의 시간적 변화라고 생각한다. 우리가 비록 처음 검수 1, 2를 실험하였을 시에는 NaOH의 농도나 시약의 농도들이 우리가 만들었던 그 상태 그대로라고 생각한다. 하지만 시간이 지나면서 NaOH의 농도가 점점 층분리(실제로 NaOH를 만들면서 물속에 아우라가 치는, 일종의 층분리 현상을 목격할 수 있다.)되는데, 매번 실험할 때마다 저어주지 않고 그대로의 NaOH를 활용하면서 NaOH의 농도가 묽어졌다고 생각 할 수 있다.
아니면 제대로 녹이지 않고 진했던 부분의 NaOH부분을 검수 1,2의 부분에서 다 적정을 한 후 남은 찌꺼기를 활용하는 부분에서 농도가 묽어졌다고 생각할 수도 있겠다.
[5] Appendix - Data
- Na2CO3용액이 검수3에서 아무런 영향을 끼치지 못한 이유와, 본인이 프리 레포트에서 실수한 점을 토론부분에서 짚어 보도록 하겠습니다.
애초에 실험을 했을 시 산을 잡아먹는 혹은 수산화이온을 잡아먹는 NaHCO3라고 생각했었던 것 자체가 틀렸던 것은 아니다. 실제로 H+가 나오는 양이 상당히 적음으로(약한 산성임으로 이온화도가 낮다.) H+ 이온을 받아들여서(검수2에서) H2CO3로 된다는 것도 그럴 듯 하다. 또한 검수 3에서도, Ca2CO3 자체도 상당히 낮은 이온화도를 보이면서, H+이온을 가져간다고 생각했던 것도, 틀리지는 않았다. 가장 중요한 점은 OH-로의 적정이다.
흔히들 완충용액이라고는 하지만, 어렵게 생각할 필요 없이 이온화도로 생각해보겠다. 만약 검수 2, 3에서 H+의 농도가 매우 낮게 이온화되어 있는 상태라고 가정하자. 그런데 만약 여기에 OH-를 넣는다면 H+의 농도가 매우 낮아 질 것이다.(중화작용) / 그렇다면, 본인이 생각했던 이온화도로 생각한다면, NaHCO3 자체가 다시 산을 내놓아야 한다. 다시 말한다면, 이온화정도의 차이는 별 의미가 없다. OH-로 적정을 하는 그 순간부터 H+는 다 사라지게 되어있는 것이다.
결론은, 수산화 이온으로 적정할수록 용액 내의 수소이온의 수가 줄어들고
그에 따라 다시 수소이온의 수를 맞춰주기위해 혹시 결합하였던 수소이온이
다시 이온화되기 때문에, 본인이 하였던 -의 과정은 불필요한 것이다.
[6] 참조
수질오염개론/신광문화사/전세진 등 7명 저/2009년 3월 발행/p155~p164
수질오염학/신광문화사/나규환 등 5명 저/2008년 9월 발행/p103

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산도,   산도실험,   노르말농도,   산도실험