[화공실험보고서]적정을 이용한 pH control 및 Buffer solution의 영향 실험

목차

I. 실험 이론
i) 적정 (titration)
ii) 완충용액 (Buffer solution)

II. 실험 3 과정, 결과 및 고찰
i) 강산, 강염기의 제조 및 표정
ii) Sodium phosphate buffer 적정

본문내용

I. 실험 이론
i) 적정 (titration)
적정은 주로 어떤 시료의 농도를 구하는데 사용한다. <그림1>과 같이 미지 농도의 시료와 지시약을 섞은 후에, 이미 농도를 알고 있는 시료를 조금씩 첨가하여, 색깔의 변화를 관찰하고, 변화를 일으키기 위해 필요했던 시료의 양을 측정한다. 그리고 이 데이터와 <그림1>의 식을 통해, 우리는 구하고자 했던 시료의 농도를 알아낼 수 있다.
적정을 진행할 때에는 <그래프1>과 같이 당량점 근처에서 pH변화가 급격히 일어난다. 당량점이란 이론적으로 계산한 용액 속의 H+와 OH-의 농도가 같은 지점을 의미한다. 다양성자산을 적정할 때에는 <그래프2>와 같이 여러 개의 당량점이 존재할 수 있다. 따라서 당량점 근처에서 색깔의 변화를 관찰하기 위해서는 <그림2>와 같이 당량점의 pH를 포함하는 적절한 지시약을 사용해야한다.

ii) 완충용액 (Buffer solution)
① 완충용액의 정의와 원리
완충용액이란 산이나 염기를 첨가하였을 때, pH 변화에 저항하는 용액을 의미한다. 완충용액의 조성은 ‘르 샤틀리에 원리’와 이를 바탕으로 한 ‘공통이온효과’로 설명할 수 있다. ‘르 샤틀리에 원리’란 평형을 이루고 있는 화학계에서 농도, 부피, 온도 등의 외부 조건에 변화가 일어났을 때 이를 상쇄시키기 위한 방향으로 화학 평형이 이동한다는 내용이다. 이때, 아세트산 수용액과 아세트산 소듐을 섞은 용액을 생각해보자. 이 용액에서는 아래의 식과 같이 두 가지 해리 반응이 일어난다.
CH_3 COOH은 약산이기 때문에, 아주 적은 양만 해리되어 존재하고 평형을 유지하게 된다. 이때, 전해질인 CH_3 COOHNa은 거의 전량 해리되기 때문에 이를 첨가하였을 때, 짝염기인 CH_3 COO^-의 농도를 감소시키기 위해 위의 식에서 평형이 왼쪽으로 이동하게 된다. 결국, 이 용액에는 공통이온의 첨가로 인해 H^+를 중화시킬 수 있는 염기성 화학종인 CH_3 COO^-와 〖OH〗^-를 중화시킬 수 있는 산성 화학종인 CH_3 COOH가 공존하게 된다.

참고 자료

화공실험(1), 연세대학교 화공생명공학과, 2018
네이버 지식백과 – 페놀프탈레인