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1. 서론
1.1. 연구 동기 및 목적
연구 동기 및 목적
화학 교과 수업을 통해 산화-환원 반응에 대한 개념을 학습했고, 특히 이를 토대로 용액의 농도 측정에 대한 관심이 생겼다. 이에 따라 다양한 적정법 중 과망가니즈산 칼륨을 이용한 산화-환원 적정에 주목하게 되었다. 이 연구에서는 과망가니즈산 칼륨을 이용한 적정법을 통해 과산화수소 용액의 농도를 확인하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 과망가니즈산 칼륨 용액의 표준화와 과산화수소 용액의 정량 실험을 수행하여 산화-환원 반응의 원리를 이해하고 용액의 농도 측정 기술을 익히고자 한다.
1.2. 연구 시기 및 방법
본 연구는 2023년 2월부터 2023년 5월까지 총 4개월에 걸쳐 실시하였다. 실험 계획은 1, 2월 중에 진행하였고, 실험은 3월 중에 수행하였으며, 소논문 작성은 4, 5월 중에 진행하였다.
연구 방법으로는 문헌 조사, 과망가니즈산 법을 이용한 산화-환원 적정 실험, 그리고 화학전지실험과 금속 간 산화-환원 반응, Nernst equation 실험 등이 진행되었다.
문헌 조사에서는 표백에 관련된 내용을 다루는 문헌을 찾아 선행적으로 표백을 분석한 관련 문헌을 정리하였다. 실험에서는 산화-환원반응을 이해하고 용액의 부피 분석 방법인 적정 기술을 익히며, 과망가니즈산칼륨과 과산화수소의 산화-환원 적정을 이용하여 과산화수소 수용액의 농도를 확인하는 내용이 포함되었다. 또한 금속 간 산화-환원 반응과 화학전지실험, Nernst equation 실험도 진행되었다.
2. 이론적 배경
2.1. 관련 이론 탐색
산화-환원 반응은 물질의 전자 이동으로 인해 발생하는 화학 반응으로, 전자를 주는 물질은 환원되고 전자를 받는 물질은 산화된다. 이러한 산화-환원 반응은 다양한 화학 현상에서 일어나며, 이를 이용한 여러 가지 분석 방법이 개발되어 왔다. 그 중 하나가 바로 과망가니즈산 법을 이용한 산화-환원 적정이다.
과망가니즈산 법은 KMnO4 용액을 산화제로 이용하여 환원성 물질의 양을 측정하는 방법이다. KMnO4는 강력한 산화제로, 환원성 물질과 반응하면 엷은 보라색이 사라지게 된다. 이때 KMnO4 용액의 소비량을 측정하여 시료 물질의 농도를 알아낼 수 있다.
이 방법의 장점은 지시약을 사용하지 않아도 종말점을 육안으로 확인할 수 있다는 점이다. 또한 반응 속도가 느리므로 정확한 적정이 가능하다. 하지만 KMnO4 자체가 불안정하여 빛이나 열에 의해 분해될 수 있다는 단점이 있다. 따라서 KMnO4 표준 용액을 조제할 때는 주의가 필요하다.
KMnO4 적정법은 주로 철(II) 이온, 옥살산, 과산화수소 등의 정량에 사용된다. 본 연구에서는 과망가니즈산 법을 이용하여 과산화수소 수용액의 농도를 확인하는 실험을 진행하였다. 과산화수소와 KMnO4의 산화-환원 반응을 이용하여 과산화수소 용액의 농도를 산출할 수 있다.
이처럼 산화-환원 반응은 다양한 화학 현상에서 일어나며, 이를 활용한 분석 기술이 발전해 왔다. 과망가니즈산 법은 그 대표적인 예로, 정량 분석에 널리 사용되고 있다.
2.2. 용어의 정의
과망가니즈산 법은 과망가니즈산칼륨(KMnO4) 용액을 표준액으로 이용하는 산화-환원 적정법이다. 농도를 알고 있는 과망가니즈...
