본문내용
1. 서론
생활 속에 널리 사용되고 있는 산과 염기는 서로 대립적인 특성을 가지고 있다. 산과 염기가 함께 혼합되면 물과 염이 생성되는 중화반응이 일어난다. 중화반응은 매우 빠르고 화학량론적으로 일어나기 때문에 이를 이용하여 수용액 속 산이나 염기의 농도를 정확히 알아낼 수 있다. 이와 같은 실험을 산-염기 적정이라고 하며, 이번 실험에서는 산과 염기의 중화반응을 활용하여 식초와 제산제에 들어있는 산과 염기의 농도를 측정할 것이다.
2. 실험 목적
산과 염기의 중화 반응을 이용하여 수용액 속에 녹아있는 산이나 염기의 농도를 정확하게 알아낼 수 있다. 이러한 실험을 산-염기 적정이라고 한다. 이번 실험에서는 이러한 방법을 이용하여 식초와 제산제에 들어있는 산과 염기의 농도를 측정할 것이다.
3. 실험 원리
3.1. 적정과 역적정
적정이란 뷰렛을 사용하여 반응이 끝날 때까지 표준 용액을 분석하려는 용액(분석 용액)에 계속해서 가해주는 과정이다. 이때 표준 용액은 농도를 알고 있는 용액을 말하며, 표준 용액을 이용해 반응이 완전히 끝나는 당량점에서 분석 용액의 농도를 알 수 있다.
역적정이란, 분석 용액에 과량의 표준 용액을 가한 후, 반응하고 남은 표준 용액을 또 다른 표준 용액으로 적정하는 것을 말한다. 적정은 부피분석에 있어서 농도를 알고 있는 한쪽 산 또는 염기 용액의 부피를 사용하여 다른 염기 또는 산을 적정하고, 지시약으로 중화점을 확인해 액성을 알아내는 직접적인 방법인 반면, 역적정은 시료에 일정한 시약을 가하여 반응을 끝낸 뒤, 남아있는 시약을 다른 시약으로 적정하여 시료의 양을 결정하는 간접적인 방법이다. 역적정은 분석물과 표준 용액 사이의 반응 속도가 느리거나, 과량으로 넣어 준 표준 용액과 분석 용액의 반응을 완결시켜야 할 필요가 있을 때 이루어진다. 또한, 표준 용액이 불안정하거나, 역적정의 종말점이 일반 적정의 종말점보다 선명할 때, 산과 염기의 중화나 침전의 생성, 소거 등에서 이용한다. 이와 같이 적정과 역적정은 분석 대상과 실험 조건에 따라 적절히 선택하여 사용하는 것이 중요하다. 그리고 적정과 역적정 모두 반응이 완전히 끝나는 당량점을 정확히 파악하는 것이 매우 중요하다.
3.2. 중화반응
중화반응은 일반적으로 산을 띠는 수용액과 염기를 띠는 수용액이 반응하여 중성 상태의 염(일반적으로 이온성 화합물)과 물이 생성되는 반응이다. 중화반응에서 수소 이온(H+)과 수산화 이온(OH-)이 반응해 물을 생성되는 반응만을 특별히 알짜 이온 반응이라 한다. 알짜이온 반응식은 H+(aq) +OH-(aq) →H2O(l)이다. 중화반응에서 H+와 OH-는 1:1의 몰수비로 반응하므로 산이 내놓은 H+ 몰수와 염기가 내놓은 OH- 몰수는 같다. 따라서 nMV=n'M'V'(n, n': 산, 염기의 가수, M, M': 산, 염기 수용액의 몰농도, V, V': 산, 염기 수용액의 부피)가 성립하고, 이를 이용해 분석 용액의 농도를 알 수 있다. 중화반응은 매우 빠르고 화학량론적으로 일어나기 때문에 중화반응을 이용해서 수용액 속에 녹아 있는 산이나 염기의 농도를 정확하게 알아낼 수 있다. 이처럼 중화반응을 이용하여 산이나 염기의 농도를 측정하는 실험을 산-염기 적정이라고 한다.
3.3. pH
pH는 수소 이온 농도의 정도를 나타내는 척도이다. 25°C에서 순수한 물의 pH는 7이며, 이는 수소 이온 농도가 1.0x10-7mol/L임을 의미한다. 따라서 수소 이온 농도가 이보다 크면 산성을 나타내고, 작으면 염기성을 나타낸다. pH는 수소 이온 농도에 대한 음의 대수값으로 정의되어, pH=-lo...
