본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
실험의 목적은 산화-환원 적정의 원리를 이해하고, 이를 적용하여 생활 속에서 섭취하는 음식 등의 비타민 C 함량을 정량할 수 있게 되는 것이다. 또한 실험 결과를 바탕으로 올바른 사고를 가지고, 올바른 방법으로 비타민 C를 섭취할 수 있게 되는 것이 목적이다.
1.2. 이론적 배경
1.2.1. 산화 환원
원자의 산화수에 따라 달라지는 화학 반응으로 산화화 환원은 서로 반대의 작용이다. 한물질에서 다른 물질로의 전자의 이동을 포함하는 반응이다.
산화란 분자, 원자 또는 이온 상태에서 산소를 얻거나 수소 또는 전자를 잃는 것이다. 반면 환원은 분자, 원자 또는 이온 상태에서 산소를 잃거나 수소 또는 전자를 얻는 것이다.
산화제는 다른 물질을 산화시키면서 자신은 환원되는 물질을 말하며, 환원제는 다른 물질은 환원시키면서 자신은 산화되는 물질을 말한다.
예를 들어 [그림 1]에서 아연이 전자 두 개를 잃으면서 산화되었고, 수소 이온 즉 각각의 양성자가 전자를 회득하여 환원되었다.
산화수 결정 규칙은 다음과 같다. 첫째, 단체를 구성하고 있는 원자의 산화수는 0으로 한다. 둘째, 이온의 산화수는 그이온의 하전수와 같다. 셋째, 화합물 중의 수소원자의 산화수는 +1, 산소원자의 산화수는 -2로 한다. 넷째, 화합물 중의 각종 원자의 산화수의 총합은 0으로 한다. 다섯째, 수소와 산소이외의 원자들이 공유결합에서는 결합한 원자중 전기음성도가 큰 원자를 (-)로 한다.
이처럼 산화-환원 반응은 전자의 이동을 포함하는 화학 반응으로, 전자를 잃는 물질은 산화되고 전자를 얻는 물질은 환원된다. 이러한 산화-환원 반응은 다양한 화학 현상과 생명 현상에서 중요한 역할을 한다.
1.2.2. 적정의 원리
적정의 원리란 농도를 정확하게 알고 있는 산화제 또는 환원제를 이용하여 미지의 용액을 산화시켜서 용액의 농도를 결정하는 방법이다"" 적정에는 표준 물질이 필요한데, 표준 물질은 화학 분석에서 표준이 되는 물질로 조성 성분과 함량이 정확히 알려진 물질을 말한다"" 일차 표준 물질은 순도가 높고 용액을 만들 경우 무게 오차가 적어서 예상한 농도와 거의 동일한 농도의 용액을 만들 수 있는 물질이고, 이차 표준 물질은 순도는 낮지만 일차 표준 물질에 의해서 정확한 함량이 알려진 물질이다""
1.2.3. 비타민 C
비타민 C는 강력한 환원제로서 인체에 필수적인 역할을 하는 물질이다. 비타민 C는 항산화 작용을 통해 활성 산소를 제거하여 노화를 방지하고, 콜라겐 합성에 필수적으로 작용한다. 또한 면역 체계를 증강시키고 혈관 건강을 유지하는데 도움을 준다.
비타민 C의 화학적 성격을 살펴보면, L-ascorbic acid가 dehydro-L-ascorbic acid로 쉽게 산화되며, 이후 2,3-diketo-L-gulonic acid로 비가역적으로 산화된다. 이 과정에서 비타민 C는 환원제로 작용하여 다른 물질을 환원시킨다. 특히 콜라겐 합성 과정에서 비타민 C는 Fe3+ 이온을 Fe2+ 이온으로 환원시켜 효소의 활성을 유지하는데 중요한 역할을 한다.
또한 비타민 C는 아이오딘산 이온(IO3-)과 반응하여 아이오딘 분자(I2)를 생성하고, 이 아이오딘 분자가 다시 비타민 C를 산화시켜 dehydroascorbic acid로 변화시키는 산화-환원 반응을 일으킨다. 이러한 비타민 C의 화학적 특성은 본 실험에서 비타민 C 정량에 활용되었다.
2. 기구 및 시약
2.1. 실험 준비물
실험 준비물은 50ml 비커, L-ascorbic acid, 1%-옥살산, 100ml 부피 플라스크, 뷰렛, 100ml 삼각플라스크, dye 용액(DPIP+ 증류수), 흰 종이, 비타민 C제재, 비타민 C 함유 음료, 비타민C 함유 분말, 발포정, 10ml 부피 피펫, 고무 필러, 전자 저울, 약숟가락, 증류수이다.
이 준비물들은 산화-환원 적정과 관련하여 비타민 C의 정량 분석에 필요한 기구와 시약들이다. 비커, 플라스크, 뷰렛 등은 용액을 담고 측정하는 실험기구이며, L-ascorbic acid, 옥살산, DPIP, 비타민 C 제재 등은 실험에 필요한 시약들이다. 또한 전자저울과 피펫은 정량을 위한 정밀한 측정이 가능하다.
2.2. DPIP(DCPIP)
DPIP(DCPIP)는 산화 환원 지시약으로 사용되는 화합물이다. 산화되었을 때는 660nm에서 최대 흡광도를 가지는 푸른색을 나타내며, 환원되었을 경우 무색이 된다. DCPIP는 광합성 비율을 측정하는 데에도 ...
