소개글
"완충용액과 헨더슨-하셀발흐 식 응용"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 연구 주제 및 목적
1.2. 완충용액과 헨더슨-하셀발흐 식의 개념
1.3. 연구 동기 및 필요성
2. 완충용액의 원리
2.1. 완충용액의 정의와 특성
2.2. 완충 메커니즘: 공통이온 효과와 르샤틀리에 원리
2.3. 약산-짝염기 쌍의 완충작용
3. 헨더슨-하셀발흐 식
3.1. 헨더슨-하셀발흐 식의 유도
3.2. 헨더슨-하셀발흐 식의 적용과 해석
3.3. 완충용액의 pH 계산
4. 완충용액의 응용
4.1. 생체 내 완충시스템: 중탄산염, 인산염, 단백질 완충
4.2. 완충용액의 제조 및 pH 조절
4.3. 완충용량과 완충능력
5. 결론 및 제언
5.1. 연구 결과 요약
5.2. 완충용액의 중요성과 활용도
5.3. 향후 연구 방향
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 연구 주제 및 목적
완충용액이란 무엇이며, 완충용액을 제조하기 위해서는 어떤 조건들이 필요한지 알아보고자 한다. 또한, 공통이온효과가 무엇인지 파악하고자 한다. 혈액은 생체 내 완충용액으로 완충작용을 한다는 사실을 배운 후 완충작용의 화학적 원리에 대해 궁금해져서 연구를 시작하게 되었다. 또한 변화를 상쇄하는 방향으로 진행되는 반응도 있다는 점이 흥미로웠고 헨더슨-하셀발흐 식을 직접 유도해보며 산이 해리된 비율이나 농도를 계산하고 나아가 직접 완충용액을 만들어 보고 싶어서 연구를 시작하게 되었다.
완충 용액은 산(또는 염기)을 첨가하여도 수소 이온 농도의 변화가 적은 용액으로, 주로 약산과 그 짝염기 또는 약염기와 그 짝산의 혼합물로 구성되어 있다. 완충 용액은 수소 이온 농도를 일정하게 유지해야 하는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 생물체 내에서도 항상성을 유지하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 대표적인 예로 혈액의 완충작용을 들 수 있다.
1.2. 완충용액과 헨더슨-하셀발흐 식의 개념
완충용액은 산이나 염기를 첨가하여도 수소 이온 농도의 변화가 적은 용액이다. 주로 약산과 그 짝염기 또는 약염기와 그 짝산의 혼합물로 구성되어 있다. 완충용액은 수소 이온 농도를 일정하게 유지해야 하는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 생물체 내에서도 항상성을 유지하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 대표적인 예로 혈액의 완충작용을 들 수 있다.
완충용액은 르샤틀리에 원리에 따라 작용한다. 즉, 약산인 아세트산은 일부 이온화가 일어나서 짝염기인 아세트산 이온을 형성하지만, 이 자체만으로는 완충 용액으로 역할을 할 만큼 충분한 짝염기를 포함하고 있지 않으므로, 아세트산 소듐을 녹여서 아세트산 이온이 충분하게 한다.
공통 이온의 농도가 변하면 그 변화를 줄이도록 평형이 이동하는 현상을 공통 이온 효과라고 한다. 약산에 그의 짝염기가 충분한 양으로 포함된 완충 용액에 산이나 염기가 첨가되어도 공통 이온 효과에 따라 그 변화를 줄어들게 함으로써 완충 효과가 나타난다.
헨더슨-하셀발흐 식은 생물학이나 화학 시스템에 사용하는 완충용액의 수소이온농도를 구하는 공식이다. 이 식은 약산과 그 짝염기의 반응 평형에 관계되는 산 해리 상수와 pH를 표현한다. pH = pKa + log10([염기]/[산])이 헨더슨-하셀발흐 식이다. 이 식을 통해 완충용액의 수소이온 농도를 계산할 수 있다.
1.3. 연구 동기 및 필요성
혈액은 생체 내 완충용액으로 완충작용을 한다는 사실을 배운 후 완충작용의 화학적 원리에 대해 궁금해졌다. 또한 변화를 상쇄하는 방향으로 진행되는 반응도 있다는 점이 흥미로웠고 헨더슨-하셀발흐 식을 직접 유도해보며 산이 해리된 비율이나 농도를 계산하고 나아가 직접 완충용액을 만들어 보고 싶었다. 이를 통해 화학Ⅱ의 평형이동법칙에 대한 이해도를 높이고 완충용액의 제조 및 pH 조절 방법을 습득하고자 한다. 또한 완충용액이 다양한 분야에 사용될 수 있다고 생각했고, 헨더슨-하셀발흐 식을 유도하는 방법과 식이 어떻게 적용되는지를 알게 되었으니 직접 완충용액을 만들어 보고 싶다.
2. 완충용액의 원리
2.1. 완충용액의 정의와 특성
완충용액은 산이나 염기를 첨가하여도 수소 이온 농도의 변화가 적은 용액이다. 주로 약산과 그 짝염기 또는 약염기와 그 짝산의 혼합물로 구성되어 있으며, 생물체 내에서 항상성을 유지하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 완충용액은 공통이온 효과와 르샤틀리에 원리에 따라 작용한다. 즉, 완충용액에 산이나 염기를 가하면 평형이 변화하여 그 변화를 줄이는 방향으로 반응이 일어나므로 수소 이온 농도의 변화가 적다. 약산과 그 짝염기의 비율이 적절하게 유지되어야 완충작용이 효과적으로 나타나며, 이를 통해 생체 내 pH를 일정하게 유지할 수 있다. 완충용...
참고 자료
pH 표준완충용액의 유효기간에 미치는 온도의 영향, 조영호, 이계원 , 한국콘텐츠학회 2015년
법칙, 원리, 공식을 쉽게 정리한 물리·화학 사전 , 와쿠이 사다미 저 , 그린북 | 2017.09.05.
내가 사랑한 화학 이야기 (화학자가 보는 일상의 과학 원리) , 사이토 가쓰히로 저, 청어람e | 2018.02.02.
Trudy McKee & James R. McKee(박인국 역). 생화학 길라잡이. 라이프사이언스. 2009
조경숙, 김희경, 박순옥. 성인간호학(상). 현문사. 2013
http://terms.naver.com/entry.nhn?cid=902&docId=498483&mobile&categoryId=902
