화공기초실습설계 pH 측정 (결과)

소개글

화공기초실습설계 pH 측정 (결과)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 실험 방법

Ⅱ. 실험 결과

Ⅲ. 고찰

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

고 산의 농도를 구하여 실제 치와 비교하여라.
농도
용액
당량점
pH
산의 농도
(실제)
산의 농도
(측정)
0.1M HCl - 0.1M NaOH
7
7
1×10-7
1×10-7
0.1M A.A - 0.1M NaOH
9
9.8
1×10-9
1.58×10-10
※ 실험 과정 사진
pH 미터기 보정을 위한 완충용액 (pH 4, 7, 10)
적정을 할 때의 모습
pH 미터기와 리트머스 시험지의 비교
Ⅲ. 고찰
pH 측정의 목표는 강산과 강염기를 적정하여 종말점을 찾고 중화적정법을 이해하는 실험이다. 우리는 일상생활 속에서 알게 모르게 산과 염기의 중화를 이용한다. 예를 들어 생선 비린내(염기)를 없애기 위해서 레몬즙(산)을 뿌리거나, 벌에 쏘였을 때(산) 암모니아수(염기)로 씻어내거나, 소화가 잘 안될 때(산) 소화제(염기)를 먹는다. 이처럼 우리 일상 생활 속에서 산-염기 중화를 이용한 것이 많은데, 이번 실험을 통해서 그 이유와 원리를 배우게 되었다.
먼저 HCl과 아세트산 용액을 0.1 M 100 mL 만들고 NaOH는 200 mL 만들었다. 먼저 HCl과 NaOH 적정을 하기에 앞서 pH 미터기를 보정해 주었다. 하지만 pH 미터기가 오래되고 오작동이 잦아서 보정을 정확히 하기에 굉장히 힘들었다. pH 4 완충용액에 pH 미터기를 넣었더니 pH 2.2~3.0 사이를 왔다갔다 하다가 잠깐 사이 pH 4 근방을 나타내어 그 치수를 기록하였다. pH 7과 10 역시 같은 방법으로 보정을 하였다. 사실 이미 이 시점에서 pH 미터기를 온전히 신뢰할 수가 없었다. 어쨋든 보정을 끝낸 후 강산과 강염기를 적정하였다. 처음에는 HCl 강산만 있었기때문에 pH가 1.33으로 굉장히 낮았다. 이론을 보면 강산과 강염기가 1:1 비율로 적정된다는 것을 알았지만 pH 변화를 보기 위해서 일정량씩 넣어주었다. 처음 70 mL까지는 별 다른 pH 변화가 일어나지 않았지만 90 mL에서 92 mL 사이에 급격한 변화가 일어났다. 여기서 굉장히 아쉬웠던 점은 90 mL에서부터 NaOH를 0.2mL씩 넣었더라면 조금 더 작은 단위로 pH의 변화를 알 수 있었을텐데 그러질 못했다. 그 이유는 100 mL 근방에서 종말점이 생길 것이라는 생각때문이었다. 용액이 pH 7이상이 되자 분홍색으로 변하였다. 이는 종말점을 지났다는 뜻이고 이후로는 염기를 띤다는 의미다. 하지만 이론과 비슷한 그래프를 얻기위해 적정을 조금더 하였다. 예상대로 pH가 급격히 오르다가 일정 pH에 다다르자 변화가 거의 없었다. 두번째 실험은 아세트산과 NaOH의 적정인데 첫번째 실험에서 했던 실수를 하지않기 위해서 이번에는 끈기를 가지고 조금씩 적정을 시작하였다. 하지만 첫 실험에서 어느정도 감을 잡았기 때문에 시간은 더 단축되었다. 약산과 강염기의 적정도 이론상 1:1 비율로 적정되기 때문에 얼추 100 mL 근방에서 종말점이 나타날 것이라고 생각했다. 하지만 이번에는 ±15 mL를 생각하고 그 범위 내에서는 조금씩 넣기로 하였다. 하지만 약산-강염기 적정은 pH가 8~9 사이에서 종말점이 나타나므로 pH 5.5까지는 조금 대담하게 넣었다. 이후에는 0.2 mL씩 넣으며 NaOH가 떨어진 자리가 분홍색으로 잠깐 변했다가 사라지는 것을 보고 종말점이 다가왔다는 것을 알았다. NaOH 116.6 mL를 넣었을 때 잠깐 분홍색을 띠다가 계속 저어주었더니 투명해졌다. 0.2 mL를 더 넣었더니 아무리 저어도 투명해지지 않았다. 따라서 NaOH 116.8 mL를 넣었을 때 반응의 종말이 일어났다는 것을 알 수 있다. 마찬가지로 그래프의 뒷 부분을 얻기위해서 NaOH를 더 넣어주었다.하지만 그래프를 보면 눈에 띌 정도로 급격한 구간이 없다. 이는 여러가지 원인을 이유로 댈 수 있다. 먼저 pH 미터기의 부정확성으로 인해 실험실에 있던 pH 테스트지를 함께 이용하였다. 실험 과정의 세번째 사진을 보면 알 수 있듯이, pH 미터기에서는 pH 3.11로 측정되었지만 리트머스 종이로 같은 용액을 묻혔을 때 pH가 5로 나왔다. 이를 통해서 보정 과정과 측정 과정에서 약간의 오차가 생겼다고 볼 수 있다. 리트머스 종이는 소수점까지 정확한 치수는 알 수 없지만 정수 단위는 정확하게 알 수 있기 때문에 pH 미터기가 잘못되었다는 것을 알 수 있다. 또한 실험이 진행됨에 따라 산과 염기가 중화반응을 하면서 온도변화가 일어났을 것이다. 실험 시 주의사항 1번을 보면 ‘용액의 pH 값은 고유의 온도 특성을 가진다. 따라서, pH 측정 시에는 반드시 온도를 정확히 컨트롤해야 한다.’라고 되어있다. 하지만 실험실에서는 용액의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 장비가 없었기 때문에 이러한 과정에서 오차가 일어났을 것이다. 또한 아세트산 적정 실험에서 처음에 준비했던 NaOH 200mL 중 100mL는 HCl 적정을 할 때 쓰고 남은 100mL를 이용하여 적정하는 도중에 NaOH 수용액이 모자라서 실험 도중 0,1 M 100 mL를 제조하여 추가했다. 그 밖에도 용액의 정확한 몰농도 제조과정과 비커의 눈금도 오차를 일으키는 원인이 될 수 있다. 위의 결과를 보면 알 수 있듯이 HCl 용액 적정은 NaOH 92 mL를 넣었을 때 종말이 일어났고 아세트산 용액 적정은 NaOH 116.8 mL를 넣었을 때 종말이 일어났다. 두 실험 모두 100±α mL로 이론과 비슷한 결과가 나온 것 같다. 다만 아쉬운 점이 있다면 NaOH를 0.2mL씩 일정하게 넣지 않고 어떨땐 10 mL씩 넣고 어떨땐 5 mL씩 넣고 어떨땐 0.2 mL씩 넣는 등 그래프 x축의 간격이 일정하지 못했고 그로 인해 pH값도 중간중간 정확한 값을 알 수 없었다.
Ⅳ. 참고문헌
-“레이먼드 창 기본 일반화학(제7판)”,화학교재연구회, Raymond Chang 외 1명, 사이플러스(2015) pp. 620~629
-“표준일반화학실험(제6개정판)”, 천문각 ,대한화학회, (2009) pp. 149~154
-.”마스터톤의 일반화학 제 6판, 화학교재연구회, L.Masterton ,Hurey (2009), pp.385~386
-“전기화학개론”, 아진, 송전호청 외 2명 (2002) pp. 31~40

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