Mohr 적정법을 이용한 수돗물의 염화이온 함량 분석

문서 내 토픽

1. 침전적정(Precipitation Titration)

침전적정은 특정 양이온과 음이온을 함유한 용액이 결합하여 불용성 화합물인 침전물을 형성하는 반응을 이용하는 적정법이다. 침전 적정은 조작이 비교적 쉽고 빠르게 정량할 수 있다는 장점이 있지만, 반응의 종점을 확인하는 방법이 제한적이어서 이용되는 침전반응이 한정적이라는 단점이 있다. 침전적정의 종류는 종점 결정 방법에 따라 Mohr 적정법, Volhard 적정법, Fajans 적정법으로 구분된다.
2. Mohr 적정법

Mohr 적정법은 뷰렛에 AgNO3을 적정제로 사용하고 K2CrO4을 지시약으로 사용하여 시료 용액의 Cl- 농도를 결정하는 방법이다. 먼저 염화물 이온이 AgNO3과 반응하여 백색의 AgCl 침전물을 형성하고, 모든 Cl-이 반응한 후 추가된 AgNO3이 K2CrO4과 반응하여 적갈색의 Ag2CrO4 침전물을 생성한다. 이 적갈색 침전이 나타나는 지점을 종말점으로 판단한다. pH 7~10 범위에서만 사용 가능하며, 산성 분위기에서는 CrO4-2이 크롬산으로 변환되어 효과적이지 않다.
3. 수질 오염도 판정 기준

수질 오염을 판단하는 기준은 수소이온 농도(pH), 화학적 산소요구량(COD), 염소이온 농도 등 다양한 지표를 바탕으로 한다. 염화이온의 경우 일반적으로 250mg/L 이상일 때 오염된 물로 판단하며, 마실 수 있는 식수는 0.1~4 mg/L 범위여야 한다. Mohr 적정법은 수돗물에 포함된 Cl-의 함유량을 측정하여 수질 오염도를 판단하는 데 사용된다.
4. 용해도곱 상수(Ksp)와 침전 순서

난용성 염의 용해도곱 상수(Ksp)를 이용하면 몰 용해도를 구할 수 있다. AgCl의 Ksp는 1.8×10-10이고 Ag2CrO4의 Ksp는 1.1×10-12이다. 용해도가 작을수록 먼저 침전되므로, AgCl이 먼저 백색 침전물로 형성되고 이후 Ag2CrO4가 적갈색 침전물로 형성된다. 이러한 용해도 차이를 이용하여 Mohr 적정법에서 종말점을 명확하게 판정할 수 있다.

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1. 침전적정(Precipitation Titration)

침전적정은 분석화학에서 중요한 정량분석 방법으로, 적정액과 피적정액 사이의 침전 반응을 이용하여 물질의 농도를 결정합니다. 이 방법은 할로겐화물 이온, 황산염 등의 음이온을 정확하게 측정할 수 있어 실무에서 광범위하게 활용됩니다. 침전적정의 장점은 상대적으로 간단한 장비로 높은 정확도를 달성할 수 있다는 점이며, 적절한 지시약 선택과 pH 조절을 통해 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있습니다. 다만 침전의 형성 속도, 공침현상, 그리고 침전의 용해도 변화 등을 고려해야 하므로 실험 조건의 정밀한 제어가 필수적입니다. 현대 분석에서도 여전히 중요한 기본 기술로 평가됩니다.
2. Mohr 적정법

Mohr 적정법은 은 이온을 이용하여 할로겐화물 이온을 정량하는 침전적정의 대표적인 방법입니다. 이 방법의 가장 큰 장점은 크롬산염을 지시약으로 사용하여 적정의 종말점을 명확하게 판정할 수 있다는 점입니다. 적정 과정에서 먼저 할로겐화물 이온이 은 이온과 반응하여 침전을 형성하고, 할로겐화물이 모두 소비된 후 과량의 은 이온이 크롬산염과 반응하여 붉은색 침전을 생성함으로써 종말점을 시각적으로 확인할 수 있습니다. 이 방법은 중성 또는 약산성 조건에서 최적으로 작동하며, 높은 정확도와 재현성을 제공합니다. 다만 빛에 민감한 크롬산염의 특성과 pH 범위의 제한이 있어 적용 범위에 주의가 필요합니다.
3. 수질 오염도 판정 기준

수질 오염도 판정 기준은 음용수, 산업용수, 환경용수 등 용도에 따라 다양하게 설정되며, 국가별로 법적 기준이 마련되어 있습니다. 주요 지표로는 용존산소, 생화학적산소요구량, 화학적산소요구량, 총질소, 총인, 중금속 농도 등이 포함됩니다. 이러한 기준들은 수생태계 보호와 인간의 건강 보호를 목표로 설정되었으며, 과학적 근거와 국제 기준을 바탕으로 지속적으로 개선되고 있습니다. 수질 오염도 판정은 단순한 수치 비교를 넘어 계절 변화, 지역 특성, 오염원의 특성 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 정확한 측정과 신뢰성 있는 분석이 효과적인 수질 관리와 환경 보전의 기초가 되므로 분석 방법의 표준화와 품질 관리가 매우 중요합니다.
4. 용해도곱 상수(Ksp)와 침전 순서

용해도곱 상수는 포화 용액에서 이온의 농도 곱으로 정의되는 평형 상수로, 침전의 형성과 용해를 예측하는 데 필수적인 열역학적 지표입니다. Ksp 값이 작을수록 침전이 더 쉽게 형성되며, 여러 이온이 공존할 때 Ksp 값의 크기에 따라 침전 순서가 결정됩니다. 이온 곱이 Ksp를 초과하면 침전이 형성되고, 이를 이용하여 특정 이온을 선택적으로 제거하거나 분리할 수 있습니다. 침전 순서의 이해는 분석화학에서 이온의 정성 분석과 정량 분석에 매우 중요하며, 복잡한 혼합 용액에서 목표 성분을 효과적으로 분리하는 데 활용됩니다. 다만 Ksp는 온도와 이온 강도에 따라 변하므로, 실험 조건을 정확히 제어하고 활동도 계수를 고려해야 정확한 예측이 가능합니다.

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