환경화학 실험 예비레포트(pH, acidity, alkalinity, buffer solution)

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목차

1. pH
-실험목적
-기자재
-시료
-실험방법
-주의사항
2. acidity
-실험목적
-기자재
-시료
-실험방법
-주의사항
3. alkalinity
-실험목적
-기자재
-시료
-실험방법
-주의사항
4. buffer soultion
-실험목적
-기자재
-시료
-실험방법
-주의사항
5.실험이론

본문내용

찌꺼기를 충분히 가라앉히도록 한다.
진공 거르개 장치를 이용하여 찌꺼기를 유리거르개로 재빨리 걸러낸다.
3. 이 병에 마개 장치를 하여 이산하탄소의 침입을 막도록 한다.
4. 소량의 용액으로 뷰렛렛을 2~3회 씻어내고 채우며 뷰렛의 콕크 밑부분에 기포가 남아 있지 않도록 조심해야 한다.
5. 적정을 3회 되풀이 하여 수산화나트륨용액의 농도를 계산하고, 그 평균값을 구한다.
라벨에 농도와 표정한 날짜를 기입하여 병에 붙인다
8. 실험이론
염산 표준용액 실험이론
산의 표준액으로는 주로 HCl을 사용하며 표정은 탄산나트륨 표준액을 사용한다.
Na2CO3 + 2HCl --> 2NaCl + H2O + CO2
이 반응의 종점은 pH가 약 3.8이므로 지시약을 브롬크레졸그린을 사용한다.
이 반응식으로부터 다음과 같은 관계를 알수있다...
Na2CO3 = 2HCl (기호 = 는 당양관계를 나타낸다.)
Na2CO3
==(=1당량)
2
지시약으로 페놀프탈레인을 사용하는 경우 종말점은 탄산나트륨과 다음 반응이 완결 되는 지점이
Na2CO3 + HCl → NaHCO3 + NaCl 제1당량점 pH=dir 8.4
메틸오렌지나 브롬크레졸그린과 같은 지시약을 사용한면 다음 반응이 완결되는 지점이 종말점이다.
NaHCO3 + HCl → H2CO3 + NaCl 제2당량점 pH=dir 3.8
염기 표준용액의 실험이론
몇 가지 산과 염기들은 일차 표준물질로 사용할 수 있을 만큼 순수하게 얻을 수 있으나 NaOH와 KOH는 시약급 물질이 탄산 이온(대기중 CO2와 반응한 결과)과 흡수한 물을 포함하기 때문에 일차 표준물질이 될 수 없다.
NaOH와 KOH 용액은 일차 표준시약으로 표준화(농도결정)해야 한다.
염기용액을 표정하는데 쓰이는 일차 표준물질로서는 C6H4(COOK)COOH 프탈산수소칼륨을 가장 많이 쓰고 이밖에 벤조산 HC7H5O2도 쓰이며 또 H2C2O4, 2H2O이 수화 옥살산산도 많이 쓰인다.
그리고 요오드산수소칼륨KH(IO3)2도 대단히 좋은 일차 표준물이다.
H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O
C6H4(OCOCH3)COOH + NaOH → C6H4(OCOCH3)COONa + H2O
염기 용액은(0.1M NaOH) CO2를 흡수하므로 대기와 차단시킨다.
OH- + CO2 → HCO3-
buffer solution(표준용액)
-약 전해질과 그 약 전해질의 염을 함유하고 있는 약산 또는 약 알카리성 용액을 혼합 하여 외부로부터 강산이나 강염기를 조금 하가거나 약간의 물로 희석하여도 이 액의 pH 변화가 없는 용액을 말한다.
-사용 되는 물:정제수를 증류하여 그 유출액은 15분이상 끓여서 이산화탄소를 날려 보내고 산화칼슘(생석회) 흡수관을 달아 식힌 다음 사용한다.
-사용기간:산성표준액은 3개월 이내, 염기성표준액은 산화칼슘, 흡수관을 부착하여 1개월 이내에 사용한다.
buffer action(완충 작용)
완충용액과 같이 pH가 일정하게 지속되는 현상
pH meter 작동원리
유리전극은 금속과 비교적 난용성인 금속염을 접촉시켜 만든 것인데, 화학적인 에너지 (H+ 활동도)를 전기적인 에너지(mV)로 변환시키는 역할을 한다.
기준전극의 전위는 내부전해액(KCl)과 감웅전극(Ag/AgCl)에 의하여 결정되며, 전위차는 시료 종류에 관계없이 일정한 값을 유지하도록 되어 있다.
총산도
수중에 함유되어 있는 탄산, 광산, 유기산 등의 acid 성분을 소정의 pH까지 중화하는데 요하는 alkali의 volume을 이것에 대응하는 탄산칼슘(CaCO3)의 mg/L로 표시한 것이다.
총알칼리도
탄산염 및 수산염을 포함한 시료에 계속 산을 주입하여 pH 8.3 이하로 내려가면 탄산 수소 이온이 탄산으로 전환되며 이때까지 주입된 산을 CaCO3로 환산한 것이다.
온도와 pH와의 관계
온도가 높으면 수용액 중의 H+의 활동도가 높아지기 때문에 pH가 올라간다. 때문에 시료의 온도는 pH 표준액의 온도와 동일한 것이 좋다(±1℃ 이내로 일치)
온도
수산염표준액
프탈산염
표준액
인산염
표준액
붕산염
표준액
탄산염
표준액
수산화칼슘
표준액
0℃
1.67
4.01
6.98
9.46
10.32
13.43
5℃
1.67
4.01
6.95
9.39
10.25
13.21
10℃
1.67
4.00
6.92
9.33
10.18
13.00
15℃
1.67
4.00
6.90
9.27
10.12
12.81
20℃
1.68
4.00
6.88
9.22
10.07
12.63
25℃
1.68
4.01
6.86
9.18
10.02
12.45
30℃
1.69
4.01
6.85
9.14
9.97
12.30
35℃
1.69
4.02
6.84
9.10
9.93
12.14
40℃
1.70
4.03
6.84
9.07
-
11.99
45℃
1.71
4.06
6.83
9.01
-
11.70
50℃
1.73
4.10
6.84
8.96
-
11.45
지시약
담겨있는 물질의 산성도에 따라 자신의 색깔을 변화시킴으로써 그 물질이 어떤 특성 (산성, 중성, 염기성)을 지니는가를 구분해주는 물질이다.
수소 이온이나 수산화 이온에 의해 화학구조가 바뀌고 화학구조의 변화에 따라 색이 달라지는 원리를 이용하고 있다. 그 자체가 약한산 또는 약한염기이며, 이온이 되었을 때의 색이 해리(解離)되지 않았을 때와 다르므로, 색이 용액 속에서 수소이온 농도의 변화에 선명하게 대응한다.
9. 참고문헌
안송엽 저, 「수질 공학 실험」, 원광대학교 출판국, 1996, pp.40~46
김형석 외 2명, 「수질분석 및 수처리 실험」, 동화기술, 1996, pp.90~101
Clair N. SawyerPerry L. McCartyGene F parkin, 「Chemistry for Environment Engineering」, 동화기술, 2000, pp.643~653,
국립환경연구원 홈페이지(www.nier.go.kr) 자료실
‘수질 오염 공정시험방법2000판과 정정 및 추가된 부분’
이승원 외 2명, 「수질 환경 기사」, 성안당, 2003, pp.40~46
오영민, 신석봉, 「수질관리」, 녹원출판사, 1986, pp.279~289

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