본문내용
1. 중화적정법
1.1. 중화반응
1.1.1. 알짜이온 반응식
알짜이온 반응식이란 산과 염기가 반응하여 물과 염을 생성하는 과정 중 주된 반응을 나타내는 이온반응식을 말한다. 즉, 산과 염기가 반응하여 물과 염이 생성되는 핵심 반응을 나타낸 것이다.
산-염기 반응식을 쓸 때는 대부분 수용액 상태에서의 반응을 나타내므로, 반응물과 생성물은 수화되어 이온화된 형태로 표현된다. 예를 들어 강산인 염산(HCl)과 강염기인 수산화나트륨(NaOH)이 반응하면 다음과 같은 알짜이온 반응식으로 나타낼 수 있다.
H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)
이 반응식에서 H⁺(aq)와 OH⁻(aq)이 주된 반응 주체이며, 이들이 결합하여 물(H₂O)을 생성하는 것이 핵심 반응이다. 이처럼 알짜이온 반응식은 산-염기 반응의 본질적인 과정을 압축적으로 나타낸 것이라고 할 수 있다.
1.1.2. 중화열
중화반응이 일어날 때 발생하는 열을 중화열이라고 한다. 산과 염기가 반응하여 염과 물이 생성되는 중화반응은 발열반응이다. 즉, 중화반응이 진행될수록 용액의 온도가 올라가게 된다. 이러한 중화열의 발생 정도는 중화반응의 엔탈피 변화(ΔH)로 나타낼 수 있으며, 강산과 강염기의 중화반응에서 가장 크게 나타난다.
강산과 강염기의 중화반응에서는 다음과 같은 알짜이온 반응식이 성립한다:
H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)
이때 생성되는 물 한 몰당 중화열은 약 -57.1 kJ/mol로, 이 값을 중화열의 표준값이라고 한다. 중화반응이 완결되면 용액의 온도가 가장 높아지게 되며, 이 지점이 중화점이 된다.
중화열의 크기는 반응물의 농도와 부피에 비례한다. 따라서 농도가 높고 부피가 큰 강산-강염기 중화반응에서 중화열의 발생이 가장 크게 관찰된다. 반면 약산-약염기의 중화반응에서는 중화열의 발생이 상대적으로 작다.
중화열의 발생은 중화점 근처에서 혼합용액의 온도가 가장 높아지는 것으로 확인할 수 있다. 이를 이용하면 중화점을 결정할 수 있는데, 이는 중화적정 시 종말점을 찾는 하나의 방법이 된다.
1.2. 중화 적정법
1.2.1. 적정
적정이란 농도를 알고 있는 표준용액과 농도를 알고자 하는 시료 용액을 반응시켜 당량점에서의 표준용액의 소비량을 측정함으로써 시료 용액의 농도를 결정하는 분석 방법이다.
적정은 일정 부피의 표준 용액에 시료 용액을 떨어뜨리는 방식으로 이루어진다. 시료 용액에 농도를 아는 표준 용액을 떨어뜨리다 보면 당량점에 도달하게 되는데, 이때 소비된 표준 용액의 양을 확인하여 시료 용액의 농도를 정할 수 있다. 적정은 일반적으로 3회 이상 반복 수행하여 그 평균값을 적정 수로 사용한다.
반응의 종점을 확실히 알 수 없는 경우에는 지시약을 사용하기도 한다. 지시약은 산-염기 적정 과정에서 색이 갑자기 변하는 점, 즉 중화점을 확인하는 데 사용된다. 지시약은 산성, 염기성 용액에서 특정 색으로 변하므로 중화점 부근에서의 색 변화를 이용하여 적정의 종말점을 명확히 ...
