침전적정을 이용한 수돗물 중 염화물 이온 함유량 측정

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문서 내 토픽

• 1. 침전적정 (Precipitation Titration)

  침전적정은 분석 화학에서 침전물을 형성하여 분석 물질의 농도를 결정하기 위해 사용되는 부피 분석의 한 종류이다. 침전의 생성 반응을 이용하여 반응 종말점을 판정하는 적정법으로, 분석물과 침전 시약 사이의 화학 반응 원리를 기반으로 한다. 이 실험에서는 질산은(AgNO₃) 용액을 적정제로 사용하여 수돗물 중의 염화물 이온(Cl⁻)을 정량한다. 적정 과정에서 은 이온과 염화물 이온이 반응하여 백색의 염화은(AgCl) 침전물을 형성하며, 지시약인 크롬산칼륨(K₂CrO₄)이 적갈색의 크롬산은(Ag₂CrO₄) 침전물을 형성할 때를 종말점으로 판단한다.

• 2. Mohr 법 (Argentometry)

  Mohr 법은 용액 내 염소가 질산은(AgNO₃)과 반응하여 염화은(AgCl)을 생성하는 원리를 이용하여 염소의 양을 측정하는 방법이다. 이 방법에서는 크롬산칼륨(K₂CrO₄)을 지시약으로 사용하며, 염화물 이온이 모두 반응한 후 남은 은 이온이 크롬산염 이온과 반응하여 적갈색 침전물을 형성한다. AgCl의 용해도(0.0019g/L)가 Ag₂CrO₄의 용해도(0.022g/L)보다 훨씬 낮기 때문에 염화물이 먼저 완전히 침전되고, 이후에만 크롬산은이 형성되어 종말점을 명확하게 판단할 수 있다.

• 3. 정량분석과 표준화 (Standardization)

  정량분석은 시료 속에 함유된 각종 성분의 양을 알아내기 위한 화학 분석법이다. 이 실험에서는 먼저 정확한 농도를 알고 있는 표준용액(0.01N NaCl)을 이용하여 질산은 용액의 정확한 농도를 결정하는 표정 과정을 진행한다. 표정 결과 질산은 용액의 평균 농도는 0.0093N으로 측정되었으며, 이 값을 이용하여 수돗물 중의 염화물 이온 함유량을 정량한다. 일차 표준 물질인 NaCl은 고순도, 안정성, 낮은 흡습성, 큰 당량 중량 등의 조건을 만족한다.

• 4. 수질 검사와 염화물 이온 분석

  수돗물은 상수도에서 나온 물로, 공급 과정에서의 오염을 방지하기 위해 염소를 0.2~0.5ppm 농도로 유지한다. 염화물 이온(Cl⁻)은 수질의 중요한 지표로, 함유량이 많으면 물의 맛을 변화시키고 철관 등의 부식을 촉진한다. 이 실험에서 측정한 수돗물의 염화물 이온 함유량은 평균 23.6667mg/L이며, 서울물연구원의 이론값 20.7mg/L과 비교하여 오차율 14.3319%를 나타냈다. 이는 간섭 이온의 존재, 질산은의 광분해, 적정 부피 증가 등의 오차 요인으로 인한 결과이다.

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• 1. 침전적정 (Precipitation Titration)

  침전적정은 분석화학에서 중요한 정량분석 기법으로, 적정액과 피적정액 사이의 침전 반응을 이용하여 물질의 농도를 결정합니다. 이 방법은 할로겐화물 이온, 황산염 등의 분석에 매우 효과적이며, 반응이 명확하고 재현성이 우수합니다. 다만 침전의 형성 속도, 공침현상, 그리고 적절한 지시약 선택이 정확한 결과를 위해 중요합니다. 현대 분석에서도 여전히 널리 사용되는 기본적이면서도 신뢰할 수 있는 분석 방법입니다.

• 2. Mohr 법 (Argentometry)

  Mohr 법은 질산은을 적정액으로 사용하여 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등의 할로겐화물을 정량분석하는 방법입니다. 크롬산염을 지시약으로 사용하여 적정의 종말점을 명확하게 판정할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 pH 조절, 빛에 대한 민감성, 그리고 크롬산염 농도의 정확한 조절이 필요합니다. 수질 검사와 식품 분석 등 실무 분야에서 표준화된 방법으로 인정받고 있으며, 정확성과 신뢰성이 높은 분석 기법입니다.

• 3. 정량분석과 표준화 (Standardization)

  표준화는 정량분석의 기초로서, 적정액의 정확한 농도를 결정하는 필수적인 과정입니다. 일차 표준물질을 사용한 직접 표준화와 이미 표준화된 용액으로 보정하는 간접 표준화 방법이 있습니다. 표준화의 정확성은 전체 분석 결과의 신뢰성을 좌우하므로, 표준물질의 순도, 보관 조건, 그리고 표준화 절차의 엄격한 준수가 매우 중요합니다. 국제 표준화 기구의 지침을 따르는 표준화는 분석 결과의 재현성과 비교가능성을 보장합니다.

• 4. 수질 검사와 염화물 이온 분석

  수질 검사에서 염화물 이온 분석은 음용수, 산업용수, 폐수의 품질 평가에 필수적입니다. Mohr 법을 포함한 여러 적정 방법이 표준 분석법으로 인정되어 있으며, 비용 효율적이고 신속한 결과를 제공합니다. 염화물 이온의 농도는 수의 염도, 부식성, 그리고 음용 적합성을 판단하는 중요한 지표입니다. 현장 검사와 실험실 분석 모두에서 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해 표준화된 절차와 적절한 품질 관리가 필수적입니다.