소개글
"kmno4 표준용액"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 실험 목적
1.2. 과망간산 이온의 특징
1.3. 과망간산 용액 제조 및 표준화
2. 실험 이론
2.1. 과망간산 포타슘(KMnO4)의 특성
2.2. 산화-환원 반응의 이해
2.3. 산화-환원 적정의 원리
2.4. 표준환원전위와 반쪽 반응
2.5. 일차표준물질에 의한 표준화
3. 실험 방법
3.1. 용액 제조
3.1.1. KMnO4 용액 제조
3.1.2. H2SO4 용액 제조
3.1.3. Na2C2O4 용액 제조
3.2. KMnO4 용액 표준화
4. 실험 결과 및 고찰
4.1. 시약 제조식
4.2. 과망간산 이온의 산화-환원 적정 반응
4.3. 분석물질 산화수 조절 및 disproportionation
4.4. 강산화제의 특성
4.5. KMnO4 용액과 Na2C2O4의 반응 계산
4.6. 적정 온도 유지의 중요성
5. 결론
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적
산화-환원 적정에 대하여 이해하고, 산화-환원 적정에 가장 널리 사용되는 강산화제 중의 하나인 과망간산 이온의 특징을 숙지하며, 과망간산 용액 제조 및 표준화를 수행하는 것이다.
과망간산 이온은 진한 자주색을 띠는 강산화제로, 산-염기성에 따라 다양한 반응이 일어나기 때문에 일차표준물질에 의한 표준화 과정이 필요하다. 따라서 과망간산 포타슘(KMnO4) 용액을 제조하고, 옥살산 나트륨(Na2C2O4)을 일차표준물질로 사용하여 KMnO4 용액을 표준화하는 실험을 수행한다. 이를 통해 산화-환원 적정 기술을 이해하고 실무에 적용할 수 있는 능력을 기를 수 있다. 또한 강산화제인 KMnO4의 특성과 표준화 과정에 대한 지식을 습득할 수 있다.
과망간산 이온은 산화-환원 적정에서 널리 사용되는 강산화제 중 하나이다. 진한 자주색을 띠는 고체 물질로, 용액의 산-염기성에 따라 다양한 반응이 일어나기 때문에 일차표준물질에 의한 표준화 과정이 필요하다. KMnO4 용액은 산성 조건에서 옥살산 이온(C2O4^2-)과 반응하여 망간 이온(Mn^2+)과 이산화탄소(CO2)를 생성하는 산화-환원 반응을 일으킨다. 이 반응을 이용하여 KMnO4 용액을 일차표준물질인 Na2C2O4로 표준화할 수 있다.
과망간산 포타슘(KMnO4)은 분자량이 158.034 g/mol이고, 녹는점이 240°C, 밀도가 2.7 g/cm^3인 고체 물질이다. 수용액상태에서 강력한 산화력을 가지고 있어 산화-환원 적정에 널리 사용된다. 그러나 용액 내에 미량의 이산화망간(MnO2) 및 유기불순물이 존재할 수 있어, 일차표준물질인 Na2C2O4를 사용하여 KMnO4 용액의 농도를 정확하게 표준화할 필요가 있다.
옥살산 나트륨(Na2C2O4)은 분자량이 133.998 g/mol인 고체 물질로, 과망간산 칼륨(KMnO4) 용액을 표준화하는 데 사용되는 일차표준물질이다. 강산성 조건에서 과망간산 이온과 반응하여 망간 이온과 이산화탄소를 생성하는 산화-환원 반응이 정량적으로 일어나므로, 이 반응을 이용하여 KMnO4 용액의 농도를 정확히 결정할 수 있다.
따라서 이 실험을 통해 산화-환원 적정의 원리를 이해하고, 강산화제인 과망간산 이온의 특성과 표준화 방법을 습득할 수 있다. 또한 일차표준물질을 이용한 용액 농도 결정 기술을 익힐 수 있다.
1.2. 과망간산 이온의 특징
과망간산 이온의 특징은 다음과 같다. 과망간산 포타슘(KMnO4)은 산화-환원 적정에서 널리 사용되는 강산화제이다. 진한 자주색을 띠는 고체 화합물이며, 용액의 산-염기성에 따라 다양한 반응이 일어난다. 따라서 수용액상 유기불순물이나 미량의 이산화망간 등으로 인해 농도가 변할 수 있기 때문에, 일차표준물질에 의한 표준화 과정이 필요하다. KMnO4는 산화-환원 반응에서 전자를 받아 Mn2+로 환원되는 특성을 나타낸다. 이러한 특징으로 인해 KMnO4 용액은 산화-환원 적정에서 널리 활용된다.
1.3. 과망간산 용액 제조 및 표준화
과망간산 포타슘(KMnO4)은 산화-환원 적정에서 널리 사용되는 강산화제이다. 그러나 미량의 이산화망간(MnO2)을 포함하고 있어 순수하지 않다. 또한 수용액 상에 존재하는 유기불순물이 과망간산 이온을 이산화망간으로 환원시킬 수 있다. 따라서 KMnO4 수용액을 일차표준물질인 Na2C2O4로 표준화한 후에 표준용액으로 사용해야 한다.
KMnO4 용액을 제조하기 위해서는 먼저 약 3.16 g의 KMnO4를 물 약 1 L에 녹인다. 이 용액을 약 1시간 정도 온화하게 끓인 후 하룻밤 동안 방치한다. 그 다음 생성된 고체 이산화망간을 glass filter로 걸러내는 과정을 거친다.
H2SO4 용액은 증류수 100 mL에 진한 황산 100 mL를 천천히 가하여 제조한다. 이때 발열 반응으로 인해 용액이 뜨거워지므로 삼각 플라스크 외벽을 흐르는 물 등으로 식혀야 한다.
Na2C2O4 용액은 건조된 Na2C2O4 0.17 g을 증류수 50 mL에 녹인 후 H2SO4 용액 5 mL를 가하여 제조한다. 이때 Na2C2O4는 130°C 건조오븐에서 약 1시간 동안 건조하고 데시케이터에서 식힌 후 사용한다.
KMnO4 용액의 표준화 과정은 다음과 같다. 먼저 제조한 Na2C2O4 용액을 water bath에 넣고 70~80°C로 온도를 유지한다. 그 다음 0.020 M KMnO4 용액을 뷰렛에 채운 후 적정을 시작한다. 적정이 완료되면 무색의 용액이 분홍색으로 변하며, 이때 용액의 색이 분홍색으로 계속 유지되는 시점이 종말점이다. 이 과정을 3회 반복하여 표준용액 factor와 ...
참고 자료
박종성, 『분석화학실험 』, 사이플러스, 2018년 3월 1일, 79p-81p
안전보건공단, 과망간산칼륨, 2021년 5월 16일, https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/kcic/msdsdetail.do#n
안전보건공단, 나트륨 옥살산염, 2021년 5월 16일, https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/kcic/msdsdetail.do#n
안전보건공단, 황산, 2021년 5월 16일, https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/kcic/msdsdetail.do#n
Britannica Visual Dictionary, 실험기구, 2021년 5월 21일, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1838858&cid=49078&categoryId=49078
도금기술용어사전, 메스플라스크, 2021년 5월 21일, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=653449&cid=42326&categoryId=42326
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