소개글
"버퍼의 제조"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 이론적 배경
2.1. pH 측정법
2.1.1. pH 정의
2.1.2. 헨더슨-하셀발흐 식
2.2. 산-염기 성질 및 정의
2.2.1. 산-염기의 일반적인 성질
2.2.2. 산-염기에 대한 정의
2.2.2.1. Arrhenius의 개념
2.2.2.2. Bronsted-Lowry의 개념
2.2.2.3. Lewis의 개념
2.3. 단백질의 기본적인 실험조작
2.3.1. Buffer의 선택
2.3.2. Phosphate Buffer (pKa=7.22)
2.3.3. Tris Buffer : tris(hydroxymethyl) aminomethane (pKa=8.3)
2.4. 몰 농도
2.4.1. 몰 농도의 정의
2.5. 기타 주의사항
2.5.1. 화학약품 GHS
2.5.2. 화학 약품 라벨 표기
2.5.3. 화학약품의 취급 및 주의사항
2.5.4. pH Meter 사용 시 유의사항
3. 실험기구 및 방법
3.1. 실험기구 및 재료
3.2. 실험방법
3.2.1. 시약 제조
3.2.2. pH 보정 및 측정
4. 실험과정 및 결과
4.1. Buffer 제조 및 pH 측정
4.1.1. Phophate buffer 시약 제조 및 pH 측정
4.1.2. pH 보정
4.1.3. Tris buffer 시약제조 및 pH 측정
4.1.4. pH 보정
4.2. 결과
5. 고찰 및 결론
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
다양한 무기물들을 함유하고 있는 자연계의 수용액들은 대부분 6∼9 사이의 pH값을 나타내고 있다. 자연계의 수용액은 pH 조절 능력을 가지고 있고 수용액이 pH 조절능력을 가지는 것은 완충계들을 함유하고 있기 때문이다. 완충계를 이루는 물질들에는 산과 염기의 성질, 다양한 산과 염기 사이의 반응에 대한 이해를 필요로 한다. 본 실험은 pH 측정법과 산-염기 성질 및 정의, 단백질의 기본적인 실험조작에 대한 이해를 바탕으로, 다양한 완충용액을 제조하고 pH를 측정하여 그 특성을 살펴보고자 한다.
2. 이론적 배경
2.1. pH 측정법
2.1.1. pH 정의
pH는 용액의 산 또는 알칼리상태의 세기를 나타내는 용어로, 용액 속에 존재하는 수소이온[H+]의 양으로 정의된다. 수소이온농도[H+] (mol/L)를 그 역수의 대수(log) 값으로 나타낸 것이 pH이다. 즉, pH = -log [H+]이다.
pH 값이 7인 용액을 중성이라 하고, pH 값이 7보다 작으면 산성, 7보다 크면 염기성이라고 한다. 수소이온농도[H+]가 클수록 pH 값은 작아지고, 수소이온농도[H+]가 작을수록 pH 값은 커진다.
pH는 용액의 조성과 성질을 파악하는 데 매우 중요한 지표로 사용되며, 생물학적 반응, 화학적 반응, 공업적 공정 등 다양한 분야에서 활용된다. 특히 생물학에서는 세포 내외부의 pH 조절이 생명체의 생존과 기능 유지에 필수적이다.
2.1.2. 헨더슨-하셀발흐 식
헨더슨-하셀발흐 식은 산과 그 짝염기를 포함하고 있는 용액의 pH와 pKa 사이의 상관관계를 수학적으로 나타낸 것이다. 이 식은 pH와 산해리상수 pKa, 그리고 농도비 [A-]/[HA] 간의 관계를 표현하고 있다.
헨더슨-하셀발흐 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
pH = pKa + log([A-]/[HA])
여기서 pH는 용액의 pH, pKa는 산의 해리상수의 음의 로그값, [A-]는 염기의 농도, [HA]는 산의 농도를 나타낸다.
이 식은 약산-염기 평형에서 pH와 농도비 간의 관계를 잘 설명해준다. pH가 pKa와 같을 때, [A-]와 [HA]의 농도비가 1:1이 되어 가장 좋은 완충작용을 나타낸다. pH가 pKa와 멀어질수록 농도비가 크게 달라져 pH 변화가 크게 일어나게 된다.
헨더슨-하셀발흐 식은 완충작용, 산-염기 평형, 그리고 이온화도 등을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 이를 통해 용액의 pH를 예측하고 조절하는 데 활용될 수 있다.
2.2. 산-염기 성질 및 정의
2.2.1. 산-염기의 일반적인 성질
산-염기의 일반적인 성질은 다음과 같다.
산의 성질은 식물성 염료를 붉게 변화시키며, 금속과 반응하여 수소 기체를 발생시킨다. 또한 탄산염이나 중탄산염과 반응하면 거품(이산화탄소 기체)을 발생시키고, 신맛을 나타내며 염기의 성질을 중화한다. 산 수용액은 전기를 통한다.
염기의 성질은 식물성 염료를 푸르게 변화시키고, 쓴맛을 나타내며 산의 성질들을 중화한다. 염기 수용액은 전기를 통한다.
이처럼 산과 염기는 뚜렷한 차이를 나타내는데, 특히 용액의 pH 변화, 전기 전도성, 화학반응 등에서 구별되는 특성을 보인다."
2.2.2. 산-염기에 대한 정의
2.2.2.1. Arrhenius의 개념
Arrhenius의 개념에 따르면, 산은 물에 녹아 H+ 이온(양성자, proton)을 내는 물질이고, 염기는 물에 녹아 OH- 이온(수산화이온)을 내는 물질이다.""
이 개념에서 볼 수 있듯이, 산은 수소이온(H+)을 공급하여 용액 내 수소이온 농도를 높이는 물질이며, 염기는 수산화이온(OH-)을 공급하여 수소이온 농도를 낮추는 물질이다. 따라서 Arrhenius의 개념에서 산과 염기는 서로 반대되는 성질을 갖는다고 할 수 있다.""
2.2.2.2. Bronsted-Lowry의 개념
Bronsted-Lowry의 개념에 따르면, 산은 양성자(H+)를 내놓는 물질이고, 염기는 양성자를 받아들이는 물질이다. 즉, 산-염기 반응은 양성자의 이동으로 설명할 수 있다.
예를 들어, 염산(HCl)은 수용액 상에서 다음과 같이 해리되어 양성자(H+)를 내놓는다:
HCl + H2O → H3O+ + Cl-
이때 HCl은 산, H2O는 염기 역할을 하며, 생성된 H3O+가 새로운 산이 된다.
반대로, 수산화나트륨(NaOH)은 수용액 상에서 다음과 같이 해리되어 양성자(H+)를 받아들인다:
NaOH + H2O → Na+ + OH-
이때 NaOH는 염기, H2O는 산 역할을 하며, 생성된 OH-가 새로운 염기가 된다.
Bronsted-Lowry 이론은 산-염기 반응을 양성자의 이동으로 설명함으로써 Arrhenius 이론보다 더 광범위하게 적용될 수 있다. 또한 이 개념은 산-염기 반응에서 쌍을 이루는 산-염기 쌍(conjugate acid-base pair)의 중요성을 부각시켰다.
2.2.2.3. Lewis의 개념
Lewis의 개념에 따르면, 산은 전자쌍을 받는 물질이고, 염기는 전자쌍을 주는 물질이다""
Lewis는 산과 염기를 전자쌍의 수용 및 제공 여부로 정의하였다. Lewis 산은 전자쌍을 받아들일 수 있는 물질이며, Lewis 염기는 전자쌍을 제공할 수 있는 물질이다. 이때 전자쌍이란 공유결합을 형성할 때 공유되는 전자들을 의미한다.
예를 들어, BF3는 Lewis 산이다. BF3 분자는 보론 원자에 결합된 세 개의 불소 원자에 의해 완전한 옥텟 구조를 가지지 못한다. 따라서 보론 원자...
참고 자료
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