생수의 Ca2+와 Mg2+ 농도 결정 EDTA 적정 실험

본 내용은 " EDTA Titration of Ca2+ and Mg2+ in Bottled Water 실험보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2025.04.09

문서 내 토픽

• 1. EDTA 킬레이팅 적정

  EDTA는 한 분자 내에 6개의 리간드 원자를 가진 킬레이팅 리간드로, 금속이온과 안정한 착화합물을 형성합니다. 이 실험에서는 EDTA 적정을 통해 생수에 존재하는 Ca2+와 Mg2+의 농도를 정량적으로 결정합니다. pH 10 완충용액에서 EBT 지시약을 사용하여 적정하며, 용액이 붉은색에서 푸른색으로 변할 때를 종말점으로 판정합니다.

• 2. 금속이온 지시약과 색변화

  EBT와 Patton and Reeder's dye는 금속이온과 결합 여부에 따라 색이 변하는 지시약입니다. EBT는 Mg2+와 착화합물을 형성할 때 적색을 띠고, EDTA가 Mg2+를 빼앗으면 푸른색으로 변합니다. Patton and Reeder's dye는 Ca2+와 착화합물을 형성할 때 적자색을 띠고 free ion일 때는 푸란색을 띱니다.

• 3. 수경도 측정 및 분류

  수경도는 물에 용해된 Ca2+와 Mg2+의 농도로 정의되며, CaCO3 기준으로 표현됩니다. 이 실험에서 생수의 수경도는 24.1mg/L로 측정되었으며, 60mg/L 이하이므로 연수(soft water)로 분류됩니다. 수경도가 높을수록 경수이며, 낮을수록 연수입니다.

• 4. 수산화물 침전과 이온 분리

  Ca(OH)2의 Ksp는 6.5×10-6이고 Mg(OH)2의 Ksp는 6×10-10으로, Mg(OH)2가 훨씬 난용성입니다. 과량의 KOH를 첨가하면 Mg2+는 쉽게 Mg(OH)2로 침전되지만 Ca2+는 높은 pH에서도 침전을 거의 형성하지 않아, 이를 이용하여 Ca2+와 Mg2+를 분리 정량할 수 있습니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. EDTA 킬레이팅 적정

  EDTA 킬레이팅 적정은 분석화학에서 매우 중요한 정량분석 방법입니다. EDTA는 금속이온과 안정한 킬레이트 복합체를 형성하여 다양한 금속이온의 농도를 정확하게 측정할 수 있게 해줍니다. 이 방법은 칼슘, 마그네슘, 아연 등 여러 금속이온의 정량에 널리 사용되며, 적정 곡선이 명확하고 재현성이 우수합니다. 특히 물의 경도 측정에 표준 방법으로 인정받고 있습니다. 다만 pH 조절이 중요하며, 적절한 완충용액 사용이 필수적입니다. 현대 분석에서도 여전히 신뢰할 수 있는 기본 방법으로 평가됩니다.

• 2. 금속이온 지시약과 색변화

  금속이온 지시약은 EDTA 적정에서 종말점을 정확하게 판정하는 데 필수적인 역할을 합니다. 에리오크롬 블랙 T와 같은 지시약은 금속이온과 결합할 때와 유리 상태일 때 서로 다른 색을 나타내어 적정의 종말점을 명확하게 표시합니다. 이러한 색변화는 가시적이고 재현성이 있어 분석의 정확성을 높입니다. 다만 지시약의 선택은 금속이온의 종류와 pH에 따라 달라져야 하며, 부적절한 지시약 선택은 오차를 초래할 수 있습니다. 색변화의 민감도와 명확성이 좋은 지시약을 선택하는 것이 정확한 분석의 핵심입니다.

• 3. 수경도 측정 및 분류

  수경도 측정은 물의 품질 평가에 중요한 지표입니다. 경도는 물에 용해된 칼슘과 마그네슘 이온의 농도로 정의되며, EDTA 적정을 통해 정확하게 측정할 수 있습니다. 경도는 일반적으로 mg/L CaCO₃ 단위로 표현되며, 연수, 중경수, 경수로 분류됩니다. 높은 경도의 물은 세제 효율을 감소시키고 배관 결석을 유발할 수 있어 정수 처리가 필요합니다. 수경도 측정은 음용수, 산업용수, 보일러용수 등 다양한 분야에서 중요한 품질 관리 항목입니다. 정확한 측정을 통해 적절한 수처리 방법을 결정할 수 있습니다.

• 4. 수산화물 침전과 이온 분리

  수산화물 침전은 용액에서 금속이온을 분리하는 고전적이고 효과적인 방법입니다. 각 금속이온의 수산화물은 서로 다른 pH에서 침전되므로, pH를 조절하여 선택적으로 특정 금속이온을 분리할 수 있습니다. 이는 정성분석과 정량분석 모두에 유용하며, 특히 혼합된 금속이온의 분리에 효과적입니다. 다만 일부 수산화물은 과량의 염기에서 재용해되는 양쪽성을 보이므로 주의가 필요합니다. 현대에는 더 정교한 분석 기법이 개발되었지만, 수산화물 침전은 여전히 기본적이고 경제적인 분리 방법으로 가치가 있습니다.