소개글
"인산의 적정과 완충용액 실험"에 대한 내용입니다.
목차
1. 인산의 적정과 완충 용액
1.1. 목적
1.2. 이론
1.3. 실험 기구 및 시약
1.4. 실험 절차
1.5. 인산의 특성
1.6. 완충 용액의 원리
1.7. 르샤틀리에의 원리
1.8. 당량점
1.9. 실험 결과
1.10. 오차 분석
1.11. 완충 작용의 최대화 조건
1.12. 센 산과 센 염기로는 완충 용액을 만들 수 없는 이유
1.13. 인산의 당량점 이론값과 실험값 비교
1.14. 결론
2. 참고 문헌
본문내용
1. 인산의 적정과 완충 용액
1.1. 목적
이 실험의 목적은 인산의 적정을 통해서 다양성자산의 적정 곡선을 익히고, 완충 용액의 원리와 중요성을 배우는 것이다.""
1.2. 이론
산이나 염기를 넣어주어도 용액의 pH가 거의 변화하지 않는 현상을 완충 작용이라고 하고, 이런 특성을 가진 용액을 완충 용액(buffer solution)이라고 한다. 완충 작용은 인체를 비롯한 생물체에서 흔히 찾을 수 있으며, 생화학과 의학 등의 여러 분야에서 그 중요성이 널리 알려져 있다. 우리 몸속의 혈액은 대표적인 완충 용액이다. 혈액은 pH 7.4의 완충 용액으로 혈액의 pH가 ±0.2 정도만 변해도 생명에 위험이 될 정도가 된다. 따라서 혈액의 완충 작용이 없다면 우리 몸은 시시각각으로 우리 몸에 유입되는 여러 종류의 산과 염기에 적절하게 대응하지 못하게 될 것이다.
완충 작용을 이해하기 위해서 pH가 5인 용액 몇 종류를 생각해볼 수 있다. 먼저 0.1 M 염산(HCl)을 0.1 M 수산화나트륨(NaOH)으로 적정하는 경우에 대부분의 염산이 중화되고 M만 남아있을 경우에 용액의 pH는 5가 된다. 이때 용액 속에 들어있는 수소 이온은 중화되지 않은 염산이 완전히 해리해서 생긴 것이고, 물이 해리되어 생긴 수소 이온의 농도는 무시할 수 있다. 그림 13.2에서 알 수 있는 것처럼 pH 5 정도가 되면 당량점에 충분히 가까운 상태이고, 여기에 수산화나트륨 용액을 한 방울만 넣어도 pH는 급격하게 증가하게 된다. 즉, 센 산인 염산과 센 염기인 수산화나트륨이 해리할 때 생기는 와 는 용액의 수소 이온 농도의 변화에 아무런 영향을 미치지 않기 때문에 넣어준 염기의 양에 따라서 용액의 수소 이온 농도가 민감하게 변하게 된다. 이런 사정은 진한 염산(12 M HCl)을 묽혀서 M 염산 용액을 만들었을 경우에도 마찬가지이다.
이제 0.1 M 아세트산을 0.1 M NaOH로 적정하는 경우를 생각해보자. 아세트산은 약산이기 때문에 물 속에서 완전히 해리하지 않는다. 그래서 염산의 경우와는 달리 0.1 M 아세트산의 pH는 2.9이고, 센 염기인 수산화나트륨을 넣어서 처음에 있던 아세트산의 절반을 중화하면 pH가 4.75가 된다. 따라서 수산화나트륨을 넣어서 pH 5가 되어도 당량점과는 상당히 멀고, 아세트산과 아세트산이 해리해서 생긴 짝염기인 이 혼합되어 있는 상태가 된다. 센 산을 중화할 때와는 달리 이 용액에 수산화나트륨을 한 방울 더 넣어도 용액의 수소 이온 농도의 변화는 그림 13.2에서 볼 수 있는 것처럼 매우 완만한 완충 효과가 나타난다. 물론 이런 완충 용액은 아세트산과 아세트산나트륨을 직접 섞어서 만들 수도 있다. 염인 아세트산나트륨은 물 속에서 완전히 해리하여 와 가 된다.
일반적으로 완충 용액은 약산과 그의 염 또는 약염기와 그의 염을 혼합해서 만든다. 완충 용액에는 해리하지 않은 약산(또는 약염기)과 염이 해리해서 생기는 짝염기(또는 짝산)가 혼합되어 있다. 약산과 짝염기로 만들어진 완충 용액에 다른 산이나 염기를 넣어주면, 넣어준 산이 해리해서 생긴 수소 이온은 짝염기와 결합하여 약산이 되고, 넣어준 염기는 해리하지 않은 상태의 약산을 해리시켜서 수소 이온을 보충하기 때문에 용액의 수소 이온의 농도는 변화가 크게 나타나지 않는다.
아세트산과 아세트산나트륨을 섞어서 만든 완충 용액을 예로 완충 작용에 대해 좀 더 생각해볼 수 있다. 물 속에서 아세트산은 아세트산 이온과 다음과 같은 평형을 이루게 된다. 이 용액에 아세트산 이온을 넣어주면 르샤틀리에의 원리에 의해서 역반응이 진행되어서 아세트산이 만들어지고, 수소 이온의 농도는 감소하게 된다. 마찬가지로 외부에서 넣어준 산에 의해서 용액의 수소 이온 농도가 커지면, 역반응이 진행되어 아세트산이 생기면서 수소 이온 농도의 증가를 줄여준다. 또한 외부에서 염기를 넣어서 용액 속의 수...
참고 자료
2022년 2학년 1학기 화공기초이론및실험1 실험노트
화공기초이론및실험1 인산의 적정과 완충 용액 실험 예비레포트
Daniel C. Harris 외 1명, 강용철 외 8명,『분석화학』(10판), 자유아카데미
“산 목록 (화학),” 위키피디아, 2022년 4월 28일 접속
