본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적 및 소개
본 실험의 목적은 지시약을 이용한 산-염기의 적정을 통해 적정법을 이해하고 농도를 모르는 산의 농도를 구하는 것이다. 산과 염기가 만났을 때 물이 생성되는 중화 반응의 원리를 이용하여 표준용액으로 미지 용액의 농도를 찾는 실험이다. 우리 주변에서도 흔히 볼 수 있는 중화 반응의 예로, 산성을 띠는 레몬을 염기성을 띠는 생선에 넣으면 H2O가 발생하여 비린내를 제거해 주는 것을 들 수 있다. 이를 통해 산, 염기, 농도의 개념을 이해하고 pH와 지시약의 특성을 활용한 중화 적정을 수행할 수 있게 된다.
1.2. 실험의 중요성
중화 적정 실험은 산과 염기의 양을 정확히 측정하여 중성화 되는 지점을 찾아내는 실험으로, 이 실험을 통해 미지시료의 농도를 측정할 수 있다. 즉, 중화 반응을 통해 아세트산의 노르말 농도를 파악하는 실험으로 시료가 어떤 성분으로 구성되어 있는지 파악하는 정성분석이 아닌 물질을 구성하는 양적 관계를 파악하는 정량 분석 실험이다. 이러한 실험은 화학분석 기술의 기본이 되며, 산업 현장에서 다양한 화학 물질의 정량 분석에 활용되고 있다. 또한 제약, 식품, 환경 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 예를 들어, 제약 분야에서는 의약품의 유효성분 함량을 확인하고, 식품 분야에서는 첨가물의 함량을 분석하며, 환경 분야에서는 오염물질의 농도를 측정하는 데 활용된다. 따라서 중화 적정 실험은 화학 지식의 기본을 이해하고, 정량 분석 기술을 익히는 데 매우 중요한 의미를 가진다.
2. 본론
2.1. 실험 이론
2.1.1. 중화 적정
중화 적정은 산과 염기의 양을 정확히 측정하여 중성화 되는 지점을 찾아내는 실험이다. 이 실험을 통해 미지시료의 농도를 측정할 수 있다. 즉, 중화 반응을 통해 아세트산의 노르말 농도를 파악하는 실험으로 시료가 어떤 성분으로 구성되어 있는지 파악하는 정성분석이 아닌 물질을 구성하는 양적 관계를 파악하는 정량 분석 실험이다.
산과 염기의 양을 정확히 측정하여 중성화 되는 지점을 찾아내는 중화 적정 실험에서는 강염기인 NaOH와 약산인 아세트산(Acetic acid)을 사용하기 때문에 페놀프탈레인 용액을 사용하였다. 농도가 다른 A, B, C 3개의 미지 시료에 대해 각 3번씩 중화 적정 실험을 적용한 결과, A와 C시료의 실험값과 이론값의 오차율은 20% 내외였지만 상대적으로 B시료의 오차값은 34.4%로 크게 나타났다.
오차의 첫 번째 원인은 NaOH(aq) 시료를 만들 때 희석으로 발생한 농도 불균일이다. 이 오차율을 줄이기 위해서는 NaOH(aq) 시료 제조 시 파펫을 이용하여 정확한 용액의 양을 측정하고 남은 NaOH(aq) 시료를 함부로 섞어 사용하지 않도록 해야 한다. 두 번째, 실험값을 이용하여 농도를 구할 때 노르말 농도의 이론값과 차이가 발생했다. 이를 적정 오차라고 하는데 적정 오차가 발생한 이유는 페놀프탈레인 용액의 색 변화가 일어나는 지점이 당량점인데 당량점에 가까워 질수록 색이 연하게 나오기 때문이다. 즉, 색이 연하게 나올수록 정확한 값인데 콕을 돌리면서 나오는 용액의 양이 ??마다 다르고, 사람마다 색을 판단하는 정도가 다르기 때문에 오차가 발생할 수 있다. 마지막으로, NaOH의 성질 중 하나인 조해성이 있다. 조해성이란 공기 중에서 수증기를 흡수해 스스로 녹는 성질을 말한다. 이 성질로 인해 용액을 만다는 과정에서 오차가 발생한다.
이러한 오차를 줄이기 위해서는 색을 판단할 때 NaOH 수용액의 양을 최대한 조금씩 넣어가며 관찰해야 하고, 용액을 제조할 때 공기와의 노출을 최소화하면 오차를 줄일 수 있다.
2.1.2. 산, 염기의 정의
산은 일반적으로 수용액 중에서 해리하여 수소이온([H+])을 생성하고 염기와 중화하여 염을 만드는 물질이다. 대표적인 예로는 염산(HCl)이나 황산(H2SO4) 등이 있다.
염기는 일반적으로 수용액 상태에서 해리하여 수산화이온(OH-)을 생성하는 물질이다. 암모니아(NH3), 수산화나트륨(NaOH) 등이 대표적인 염기이다.
산과 염기는 상호작용하여 중화 반응을 일으킨다. 이 과정에서 수소이온과 수산화이온이 결합하여 물을 생성한다. 이를 통해 산성 용액이나 염기성 용액이 중성에 가까워지게 되는 것이다.
따라서 산과 염기는 화학 반응에서 매우 중요한 역할을 하며, 이를 이해하는 것은 화학 전반에 걸쳐 필수적이라고 할 수 있다.
2.1.3. 농도의 개념
용액 중 용질의 양을 나타내는 농도의 개념은 다음과 같다.
몰농도(M)는 단위 부피의 ...
