생활 속의 산-염기 적정 - NAOH의 옥살산을 이용한 적정법

소개글

생활 속의 산-염기 적정 - NAOH의 옥살산을 이용한 적정법에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

하기 때문에 사용 후 증류수로 여러 번 씻고 보관액에 담가둔다. 이때 전극을 휴지로 닦아서는 안된다
8. 참고 자료
(1) 브뢴스테드-로우리의 산-염기 이론에 따르면 수소이온을 내놓을 수 있는 물질을 산이라고 하고, 수소이온을 받아들일 수 있는 물질을 염기라고 한다. 아세트산 이외에 염산, 황산, 인산 등이 대표적인 산이고, 수산화나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아 등이 대표적인 염기이다.
(2) 산과 염기는 서로 대립적인 특성을 가지고 있고, 산과 염기가 함께 혼합되면 물과 염(salt)이 생성되는 중화반응이 일어난다. 양잿물이라고 부르는 부식성이 강한 수산화나트륨 수용액에 역시 부식성이 강한 염산을 적당히 넣어주면 염화나트륨이 만들어져서 산과 염기의 부식성이 모두 없어져 버린 소금물이 된다.
HCl + NaOH → NaCl + H2O
(3) 산과 염기의 중화반응은 매우 빠르고 화학량론적으로 일어나기 때문에 중화반응을 이용해서 수용액 속에 녹아있는 산이나 염기의 농도를 정확하게 알아낼 수 있다. 그런 실험을 산-염기 적정(acid-base titration)이라고 부른다.
(4) 염산이 들어있는 수용액에 수산화나트륨 수용액을 조금씩 넣어주면 용액의 pH가 변화한다. 수산화나트륨을 넣기 전에는 용액이 강한 산성을 나타내다가 용액에 들어있는 염산의 양과 정확하게 같은 양의 수산화나트륨을 넣어주면 pH가 7이 되고, 수산화나트륨을 더 넣어주면 용액이 강한 염기성을 나타내게 된다.
(5) 용액 속의 염산을 완전히 중화시킬 만큼의 수산화나트륨을 넣어준 상태를 당량점(equivalent point)이라고 하고 , 이 점에서는 다음과 같은 관계가 성립된다.
산의 노르말 농도 x 산 용액의 부피 = 염기의 노르말 농도 x 염기 용액의 부피
(6) 적정을 이용해서 산이나 염기의 농도를 알아내기 위해서는 농도를 정확하게 알고 있는 염기나 산 용액이 필요하다. 정확한 농도를 미리 알고 있는 용액을 표준용액(standard solution)이라고 한다. 이 실험에서 중화반응이 완전히 이루어졌다고 판단되는 상태를 종말점(end point)이라고 부른다. 이상적으로는 종말점과 당량점은 같아야 하지만, 여러가지 불확실도 때문에 실제로는 정확하게 일치하지는 않을 수도 있다.
(7) 종말점을 정확하게 알아내기 위해서는 적정을 하는 동안에 용액의 pH를 계속 확인해서 적정곡선을 그리는 것이 바람직하다. 용액의 pH는 유리전극을 이용해서 용액 중의 수소이온 농도를 직접 알아내는 pH미터를 사용해서도 측정할 수 있다. 만약, 이것이 없을 경우에는 수용액의 pH에 따라서 색이 변하는 지시약(indicator)을 사용하는 방법도 많이 사용된다. 그러나 그 자체가 약한 산이나 약한 염기인 복잡한 유기화합물이므로 이것을 너무 많이 사용하면 적정의 불확실도가 커지게 되므로 최소량을 사용해야 한다.
몰농도(㏖arity) : 용액 1리터(l)에 포함된 용질의 몰(㏖)수 (1㏖arity = 1㏖/L)
몰랄농도(㏖ality) : 용매 1Kg에 포함된 용질의 몰(㏖)수 (1㏖ality = 1㏖/Kg)
노르말 농도(normal) : 용액 1리터(l)에 포함된 용질의 그램(g)수 (1N = 1g/L)
9. 참고 문헌
(1) Oxtoby Gillis Nachtrieb Principles of Modern Chemistry 제5판, Thomson 자유아카데미
(2) Exploring Chemical Analysis, Daniel C. Harris, Freeman(publisher), 1997, p.183～206,『Chapter 11. Acid-Base Titrations』
(3) 표준 일반화학실험(제5개정판) 대한화학회 편
① 당량(equivalent weight)
정량적으로 반응하는 물질의 양을 서로에 대해 당량이라고 한다. 당량을 g단위로 표시한 것을 g당량이라 한다.
② 당량점(equivalent point)
산의 노르말 농도 x 산 용액의 부피 = 염기의 노르말 농도 x 염기 용액의 부피
당량점은 중화반응을 포함한 모든 적정에서 적정당하는 물질과 적정하는 물질사이에 양적인 관계를 이론적으로 계산해서 구한 점을 말한다. 적정에서 시료에 대해 화학량론적으로 당량의 표준시약이 첨가된 점으로, 실험적으로 검출된 종말점과 반드시 일치하지는 않는다.
어떤 적정에서 적정되는 물질의 성분과 적정하는 성분 사이의 화학량론적 반응이 완결되는 지점을 당량점이라 하고, 이 값은 이론값이므로 실제 적정에서는 이 지점을 알 수가 없다. 따라서 당량점에 관한 정보를 얻기 위하여 지시약을 사용하게 되는데, 적정의 과정에서 지시약의 색이 변해서 적정액의 투입을 중지하는 지점을 종말점이라 한다.
실험 시 당량점과 종말점이 반드시 일치하는 것은 아니다. 당량점과 종말점과의 차이가 적정오차인데, 적정에서는 당량점과 종말점이 일치하는 것이 이상적이다. 종말점과 당량점의 차이가 실험값과 이론값의 차이가 되므로, 실험오차가 된다.
③ 종말점(end point)
적정 실험에서 중화 반응이 완전히 이루어졌다고 판단되는 상태 다시말해, 화학 당량의 조건과 관련되어 물리적이 변화가 일어나는 지점. 즉, 지시약등을 이용하여 관측된 실험적인 값이다.
적정(滴定)이 끝나는 지점을 뜻하며, 실험자가 정량할 물질에 대하여 당량점에 도달한 양의 적정액이 가해졌다고 판단하고 적정을 멈추는 지점을 말한다. 적정실험 시 이론 및 계산적으로 구하는 당량점의 도달 여부는 눈으로 확인할 수 없다. 따라서 당량점에 도달했음을 확인하고 적정을 멈추기 위해서는 눈으로 확인할 수 있는 방법을 이용해야 한다. 실제 실험을 통해 실험자가 적정이 완료되었다고 판단하여 적정을 멈추는 지점을 종말점이라고 한다. 중화적정실험의 경우, 적정하는 물질을 조금씩 첨가해 나가다가 페놀프탈레인이나 BTB용액 등의 지시약의 색이 변하는 지점을 종말점이라고 판단할 수 있다. 지시약의 색깔 변화를 이용하는 방법 이외에도 전류·전위차·광도 등의 측정을 통해서 종말점을 구하는 방법도 있다. 종말점과 당량점의 차이가 실험 오차이다. 그러므로 적정 시에는 당량점과 종말점이 가능한 한 가까운 적정실험의 방법을 선택해야 한다.

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