무기소재화학실험 A+ 레포트 중크롬산칼륨 적정

문서 내 토픽

• 1. COD(화학적 산소요구량)

  하천 등의 자연수역에 도시폐수나 공장폐수가 흘러오면 폐수 속 산화되기 쉬운 유기물질에 의해 수질이 오염된다. 이때, 과망가니즈산칼륨(KMnO4)·중크로뮴산칼륨(K2Cr2O7) 등의 수용액을 산화제로서 투입하면 유기물질이 이산화탄소와 물로 산화된다. 이때 이산화탄소와 물로 산화시키는데 소요되는데 상당하는 총 산소의 양을 mg/L 또는 ppm으로 나타낸 것이 화학적 산소요구량(COD)이다.

• 2. 중크롬산칼륨법에 의한 COD 측정원리

  중크롬산칼륨법은 시료에 일정량의 중크롬산칼륨과 황산-황산은 용액을 가한 후 2시간동안 끓여 시료중의 유기물들을 산화시킨다. 이때 화학 반응식은 다음과 같다. 그 후 산화작용에 의해 소비되고 남은 중크롬산칼륨을 황산 제 1철 암모늄 용액(FAS)으로 적정하여 피산화물과 반응한 중크롬산칼륨의 양을 구하고 산소의 당량으로 환산함으로써 산화할 수 있는 유기물질의 산소 소비량을 구한다.

• 3. 중크롬산칼륨과 알코올의 산화

  중크롬산칼륨은 유기 화학에서 산화제로 쓰이는데, 주로 알코올의 산화에 쓰인다. 1차 알코올을 알데하이드로 산화시키며, 좀더 제한된 조건에서는 카복실산으로도 산화시킨다. 2차 알코올은 케톤으로 산화시킬 수 있다. 단, 삼차 알코올은 산화시킬 수 없다.

• 4. 중크롬산칼륨 활용

  중크롬산칼륨은 다양한 물질을 검출하는 데 사용된다. 대표적으로 에탄올 검출이 있다. 표본에서의 에탄올의 농도는 산성화된 중크롬산칼륨을 이용하여 역적정을 통해 알아낼 수 있다. 충분한 양의 중크롬산 칼륨과 에탄올의 반응에서 에탄올은 모두 아세트산으로 산화되기 때문이다.

• 5. Mohr's Salt

  Mohr's salt는 수화된 황산제일철과 황산암모늄을 같은 몰수로 혼합한 물질을 약간의 황산을 함유한 물에 녹인 다음 결정화 하여 만들 수 있다. 이는 황산 제1철 암모늄이라고도 불리며, 연한 녹색 결정을 형성한다. 이 염은 가열되면 이온화되어 Fe2+ 와NH+4라는 두 양이온과 SO42-라는 음이온을 제공할 수 있다.

• 6. 0.1N 250ml K2Cr2O7 용액 제조

  전자저울에 weighing paper를 올려놓고 영점을 맞춘 후 밝은 주황색을 띠는 Potassium dichromate(VI) 1.23g을 정량한다. 다음은 250ml volumetric flask에 증류수를 소량 넣어준 후 정량한 Potassium dichromate(VI)를 넣어주는데 volumetric flask를 기울여 flask 입구나 벽면에 묻지 않도록 넣어준다.

• 7. 6N H2SO4 50ml 용액 제조

  Pipette을 사용하여 H2SO4 8.2ml를 취한다. 50ml volumetric flask에 먼저 증류수를 소량 넣어준 후 H2SO4를 넣어준다.

• 8. 0.1N 100ml Iron(Ⅱ) sulfate heptahydrate 용액 제조

  전자저울에 weighing paper를 올려놓고 영점을 맞춘 후 민트색을 띠는 Iron(Ⅱ) sulfate heptahydrate 2.84g을 정량한다. Graduate cylinder를 준비하여 사용할 증류수 100ml를 미리 담는다.

• 9. 산화 환원 지시약 제조

  지시약으로 사용될 Sodium diphenylamine-4-sulfonate 2g/L 용액을 제조해야 하는데, 지시약은 소량만을 사용할 것이라 0.1g/0.05L 즉 0.1g/50ml로 제조한다.

• 10. 0.1N K2Cr2O7-FeSO4 적정

  제조한 FeSO4 25ml를 pipette으로 취해 200ml Erlenmeyer flask에 넣고 Graduate cylinder를 준비하여 증류수를 50ml 담아 놓는다. 다음은 증류수 50ml, 6N H2SO4 10ml, 85% H3PO4 5ml를 순차적으로 넣어주고, 산화-환원 적정 지시약으로 사용될 sodium diphenylamine-4-sulfonate 용액을 2~3방울 disposal pipette으로 떨어뜨린다.

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• 1. COD(화학적 산소요구량)

  COD(화학적 산소요구량)는 수질 오염 측정의 중요한 지표 중 하나입니다. 수중의 유기물질이 산화되는 데 필요한 산소량을 측정하여 수질 오염 정도를 파악할 수 있습니다. COD 측정은 수질 관리와 환경 보호를 위해 필수적이며, 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 정확한 COD 측정을 위해서는 표준화된 측정 방법과 장비 사용, 그리고 숙련된 기술이 요구됩니다. 또한 COD 측정 결과를 해석하고 활용하는 것도 중요합니다. 이를 통해 수질 관리 정책 수립, 오염 물질 저감 방안 마련, 그리고 수질 개선 효과 평가 등이 가능할 것입니다.

• 2. 중크롬산칼륨법에 의한 COD 측정원리

  중크롬산칼륨법은 COD 측정을 위한 대표적인 방법 중 하나입니다. 이 방법은 수중의 유기물질을 중크롬산칼륨(K2Cr2O7)으로 산화시켜 산소 소비량을 측정하는 원리입니다. 중크롬산칼륨은 강력한 산화제로, 수중의 유기물질과 반응하여 이산화탄소와 물로 분해됩니다. 이 과정에서 소비된 중크롬산칼륨의 양을 측정하면 COD 값을 계산할 수 있습니다. 중크롬산칼륨법은 표준화된 방법으로 재현성이 높고, 다양한 유기물질에 적용할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 일부 무기물질도 산화되어 COD 값에 영향을 줄 수 있다는 단점이 있습니다. 따라서 시료의 특성을 고려하여 적절한 전처리 과정이 필요합니다.

• 3. 중크롬산칼륨과 알코올의 산화

  중크롬산칼륨(K2Cr2O7)은 강력한 산화제로, 다양한 유기물질을 산화시킬 수 있습니다. 알코올 역시 중크롬산칼륨에 의해 산화되는데, 이 과정에서 알코올이 알데히드 또는 카르복시산으로 변환됩니다. 예를 들어 에탄올(C2H5OH)은 중크롬산칼륨에 의해 아세트알데히드(CH3CHO)로 산화됩니다. 이러한 산화 반응은 COD 측정에 활용되는데, 수중의 알코올 성분이 중크롬산칼륨에 의해 산화되면서 소비된 산화제의 양을 측정하여 COD 값을 계산할 수 있습니다. 이처럼 중크롬산칼륨과 알코올의 산화 반응은 COD 측정의 핵심 원리 중 하나입니다. 정확한 COD 측정을 위해서는 시료의 특성을 고려하여 적절한 산화 조건을 설정해야 합니다.

• 4. 중크롬산칼륨 활용

  중크롬산칼륨(K2Cr2O7)은 다양한 분야에서 활용되는 중요한 화학 물질입니다. 가장 대표적인 활용 분야는 COD 측정을 위한 산화제로의 사용입니다. 수질 오염 관리, 폐수 처리, 환경 모니터링 등에서 COD 측정은 필수적이며, 중크롬산칼륨은 이를 위한 핵심 시약으로 사용됩니다. 또한 중크롬산칼륨은 염료 제조, 금속 표면 처리, 사진 인화 등의 산업 공정에서도 활용됩니다. 최근에는 중크롬산칼륨을 이용한 수처리 기술 개발, 환경 정화 기술 등 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 이처럼 중크롬산칼륨은 화학, 환경, 산업 분야에서 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 앞으로도 그 활용도가 더욱 증가할 것으로 예상됩니다.

• 5. Mohr's Salt

  Mohr's Salt, 또는 철(II) 암모늄 황산염(FeSO4(NH4)2SO4·6H2O)은 화학 분석에서 널리 사용되는 시약입니다. 주요 용도는 다음과 같습니다: 1. 환원제: Mohr's Salt는 강력한 환원제로, 산화-환원 적정에서 환원제로 사용됩니다. 예를 들어 COD 측정을 위한 중크롬산칼륨 적정에서 Mohr's Salt가 환원제로 활용됩니다. 2. 표준 용액 제조: Mohr's Salt는 순도가 높고 안정적이어서 표준 용액 제조에 적합합니다. 예를 들어 철(II) 이온 농도 측정을 위한 표준 용액 제조에 사용됩니다. 3. 지시약: Mohr's Salt는 산화-환원 지시약으로도 사용됩니다. 적정 종말점 검출에 활용됩니다. 4. 분석 시약: Mohr's Salt는 다양한 화학 분석 과정에서 시약으로 사용됩니다. 예를 들어 철 함량 분석, 수질 분석 등에 활용됩니다. Mohr's Salt는 저렴하고 안정적이며 다양한 용도로 활용되는 중요한 화학 시약입니다. 정확한 분석 결과를 위해서는 Mohr's Salt의 특성과 사용법을 잘 이해해야 합니다.

• 6. 0.1N 250ml K2Cr2O7 용액 제조

  0.1N 250ml K2Cr2O7(중크롬산칼륨) 용액을 제조하는 방법은 다음과 같습니다: 1. 정확한 양의 K2Cr2O7 시약을 준비합니다. 0.1N 250ml 용액을 만들기 위해서는 약 3.725g의 K2Cr2O7이 필요합니다. 2. 준비한 K2Cr2O7 시약을 정확히 달아 비커에 넣습니다. 3. 증류수를 조금씩 넣어 K2Cr2O7을 완전히 용해시킵니다. 4. 용해된 용액을 250ml 용량 메스플라스크에 옮겨 담습니다. 5. 증류수를 메스플라스크 표선까지 채워 정확한 250ml 용액을 만듭니다. 6. 용액을 잘 섞어 균일하게 만듭니다. 이렇게 제조된 0.1N K2Cr2O7 용액은 COD 측정, 산화-환원 적정 등 다양한 화학 분석에 활용할 수 있습니다. 정확한 농도의 용액을 만들기 위해서는 시약의 정량, 용해, 희석 과정을 정확히 수행해야 합니다.

• 7. 6N H2SO4 50ml 용액 제조

  6N H2SO4(황산) 50ml 용액을 제조하는 방법은 다음과 같습니다: 1. 농축 황산(98% H2SO4)을 준비합니다. 6N 용액을 만들기 위해서는 약 16.5ml의 농축 황산이 필요합니다. 2. 50ml 용량의 메스플라스크를 준비합니다. 3. 메스플라스크에 증류수를 약 30ml 정도 넣습니다. 4. 준비한 농축 황산 16.5ml를 천천히 넣어 희석합니다. 이때 발열 반응이 일어나므로 주의해야 합니다. 5. 용액을 충분히 섞어 균일하게 만듭니다. 6. 증류수를 메스플라스크 표선까지 채워 정확한 50ml 용액을 만듭니다. 이렇게 제조된 6N H2SO4 용액은 COD 측정, 산-염기 적정 등 다양한 화학 분석에 사용될 수 있습니다. 농축 황산을 희석할 때는 발열 반응에 주의해야 하며, 정확한 부피로 희석하는 것이 중요합니다.

• 8. 0.1N 100ml Iron(Ⅱ) sulfate heptahydrate 용액 제조

  0.1N 100ml Iron(II) sulfate heptahydrate(황산 제1철 7수화물, FeSO4·7H2O) 용액을 제조하는 방법은 다음과 같습니다: 1. 정확한 양의 FeSO4·7H2O 시약을 준비합니다. 0.1N 100ml 용액을 만들기 위해서는 약 2.78g의 FeSO4·7H2O가 필요합니다. 2. 준비한 FeSO4·7H2O 시약을 정확히 달아 비커에 넣습니다. 3. 증류수를 조금씩 넣어 FeSO4·7H2O를 완전히 용해시킵니다. 4. 용해된 용액을 100ml 용량 메스플라스크에 옮겨 담습니다. 5. 증류수를 메스플라스크 표선까지 채워 정확한 100ml 용액을 만듭니다. 6. 용액을 잘 섞어 균일하게 만듭니다. 이렇게 제조된 0.1N FeSO4·7H2O 용액은 COD 측정을 위한 중크롬산칼륨 적정, 철 함량 분석 등에 활용할 수 있습니다. 정확한 농도의 용액을 만들기 위해서는 시약의 정량, 용해, 희석 과정을 정확히 수행해야 합니다.

• 9. 산화 환원 지시약 제조

  산화-환원 적정에서 종말점을 확인하기 위해 사용되는 지시약을 제조하는 방법은 다음과 같습니다: 1. 페놀프탈레인 지시약: 에탄올 100ml에 페놀프탈레인 0.1g을 녹여 제조합니다. 이 지시약은 산성 용액에서는 무색, 염기성 용액에서는 붉은색으로 변합니다. 2. 메틸오렌지 지시약: 증류수 100ml에 메틸오렌지 0.1g을 녹여 제조합니다. 이 지시약은 산성 용액에서는 붉은색, 염기성 용액에서는 노란색으로 변합니다. 3. 메틸레드 지시약: 에탄올 100ml에 메틸레드 0.1g을 녹여 제조합니다. 이 지시약은 산성 용액에서는 붉은색, 염기성 용액에서는 노란색으로 변합니다. 4. Mohr's Salt 지시약: 증류수 100ml에 Mohr's Salt 0.1g을 녹여 제조합니다. 이 지시약은 산화-환원 적정에서 종말점 검출에 활용됩니다. 이렇게 제조된 지시약들은 산-염기 적정, 산화-환원 적정 등 다양한 화학 분석에 사용됩니다. 정확한 적정 결과를 위해서는 지시약의 특성을 잘 이해하고 적절히 활용해야 합니다.

• 10. 0.1N K2Cr2O7-FeSO4 적정

  0.1N K2Cr2O7(중크롬산칼륨)-FeSO4(황산 제1철) 적정은 COD(화학적 산소요구량) 측정에 널리 사용되는 방법입니다. 이 적정 과정은 다음과