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Determination of Water hardness by EDTA titration

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최초등록일 2023.12.27 최종저작일 2023.12
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Determination of Water hardness by EDTA titration
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    목차

    1. Title
    2. Date
    3. Name
    4. Principle & Object
    5. Reagents
    6. Apparatus & Instruments
    7. Procedure
    8. Result
    9. Homework
    10. Reference

    본문내용

    착화합물 형성 반응은 금속 이온과 리간드기 반응하여 착화합물을 형성하는 것으로, 금속 리간드 착화합물의 형성 상수가 클수록 그 금속에 대한 리간드의 selecticity가 다른 금속과 형성된 유사한 착화합물에 비해 더 좋다. 이때 착화합물 적정은 금속 이온이 리간드와 반응하여 착화합물을 형성하게 하고 지시약을 통해 당량점을 결정하는 titration의 일종이다. 이때 여섯 자리 리간드는 한 자리 리간드보다 양이온과 반응이 완결되기 쉽고 1:1착화합물을 형성하려는 경향이 강하므로 더 좋은 적정 시약이라고 볼 수 있다.
    Titration은 이 standard solution과 analyte 사이의 반응이 완결될 때까지 burette으로 standard solution을 분석물 용액에 서서히 첨가하는 것이다. 이때, equivalence point는 analyte와 같은 화학적 당량 만큼 적정 시약이 정확히 첨가된 이론적 지점으로 실험적으로 관찰할 수 없기 때문에, 대신 실험에서 당량의 조건과 관련된 물리적 변화가 관찰되는 지점인 end point를 통해 equivalence point를 추정해야 한다.

    참고자료

    · Douglas A. Skoog·Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch. 스쿠그의 분석화학강의 제 9판. 분석화학연구회 옮김. 서울: YTN Newsquare. (2021). 235-250, 416-456.
    · Laboratory Experiments in Analytical Chemistry. Department of Chemistry Seoul Women’s University. Spring Semester (2023). 28-30.
    · 산업재해예방 안전보건공단. MSDS. Hydrogen Chloride. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/AIViewer/msdsAireport/msds_summary/A_OnePage.jsp
    · 산업재해예방 안전보건공단. MSDS. Water. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/AIViewer/msdsAireport/msds_summary/A_OnePage.jsp
    · ThermoFisher scientific. MSDS. Na2-EDTA. https://www.fishersci.se/chemicalProductData_uk/wercs?itemCode=10031660&lang=EN
    · 산업재해예방 안전보건공단. MSDS. 에리오크롬 black T. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/AIViewer/msdsAireport/msds_summary/A_OnePage.jsp
    · 산업재해예방 안전보건공단. MSDS. NaOH. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/AIViewer/msdsAireport/msds_summary/A_OnePage.jsp
    · 산업재해예방 안전보건공단. MSDS. 탄산 칼슘. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/AIViewer/msdsAireport/msds_summary/A_OnePage.jsp
    · 산업재해예방 안전보건공단. MSDS. 염화 마그네슘, 헥사하이드레이트. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/AIViewer/msdsAireport/msds_summary/A_OnePage.jsp
    · 산업재해예방 안전보건공단. MSDS. 염화 암모늄. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/AIViewer/msdsAireport/msds_summary/A_OnePage.jsp
    · sigmaaldrich. MSDS. 수산화 암모늄. https://www.sigmaaldrich.com/KR/ko/sds/sial/318604
    · Julia Jin. 화정 전기 제조업 유한 회사. 전자 분석 저울 칭량 방법 및 주의사항. (2022). http://ko.electric-test.com/info/electronic-analytical-balance-weighing-method-73173817.html
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    • 1. EDTA 킬레이트 적정법
      EDTA 킬레이트 적정법은 금속 이온의 정량 분석에서 매우 중요한 분석 기법입니다. EDTA는 강력한 킬레이트제로서 다양한 금속 이온과 안정한 복합체를 형성하므로, 칼슘, 마그네슘, 아연 등의 정확한 정량이 가능합니다. 이 방법은 적정 곡선이 명확하고 재현성이 우수하며, 상대적으로 간단한 실험 절차로 높은 정확도를 달성할 수 있다는 장점이 있습니다. 다만 EDTA의 킬레이트 형성 상수가 pH에 따라 변하므로, 적절한 완충용액 사용이 필수적입니다. 산업 현장에서 수질 분석, 의약품 품질 관리 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있으며, 분석화학 교육에서도 기본적인 적정법으로 중요한 역할을 하고 있습니다.
    • 2. 완충용액과 pH 조절
      완충용액은 산-염기 적정 및 킬레이트 적정에서 pH를 일정하게 유지하는 핵심 역할을 합니다. 약산과 그 염, 또는 약염기와 그 염으로 구성된 완충용액은 외부에서 산이나 염기가 첨가되어도 pH 변화를 최소화합니다. EDTA 적정에서는 특히 금속-EDTA 복합체의 형성 상수가 pH에 크게 의존하므로, 적절한 pH 범위 유지가 정확한 분석 결과를 위해 필수적입니다. 암모니아-염화암모늄 완충용액, 아세트산-아세트산나트륨 완충용액 등이 일반적으로 사용되며, 각 금속 이온의 특성에 맞는 최적의 pH를 선택하는 것이 중요합니다. 완충용액의 농도와 pH 값을 정확히 조절함으로써 분석의 신뢰성과 정확성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
    • 3. 에리오크롬 블랙 T 지시약
      에리오크롬 블랙 T(Eriochrome Black T, EBT)는 EDTA 적정에서 가장 널리 사용되는 지시약으로, 금속 이온과의 색 변화를 통해 적정의 종말점을 명확하게 나타냅니다. EBT는 금속 이온과 결합할 때 적색을 띠고, EDTA에 의해 금속 이온이 제거되면 청색으로 변하는 특성이 있습니다. 이러한 색 변화가 뚜렷하고 가역적이어서 종말점 판정이 용이합니다. 다만 EBT는 pH에 민감하므로 적절한 완충용액 사용이 필수적이며, 일반적으로 pH 8-10 범위에서 최적의 성능을 발휘합니다. 또한 EBT는 특정 금속 이온에만 반응하므로, 분석 대상 금속 이온에 따라 적절한 지시약 선택이 필요합니다. 경제적이고 효율적인 지시약으로서 분석화학 실험에서 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.
    • 4. 물의 경도 측정 원리
      물의 경도는 물에 용해된 칼슘과 마그네슘 이온의 농도로 정의되며, EDTA 킬레이트 적정법을 이용하여 정확하게 측정할 수 있습니다. 경도 측정은 공업용수, 음용수, 보일러수 등의 품질 관리에서 매우 중요한 항목입니다. 측정 원리는 시료에 EDTA 표준용액을 첨가하여 칼슘과 마그네슘 이온을 모두 킬레이트화하고, 에리오크롬 블랙 T 지시약을 사용하여 종말점을 판정하는 것입니다. 소비된 EDTA의 양으로부터 경도를 계산할 수 있으며, 이는 매우 정확하고 신뢰할 수 있는 방법입니다. 물의 경도가 높으면 비누의 효율성 저하, 스케일 형성 등의 문제가 발생하므로, 정확한 경도 측정과 적절한 처리가 필요합니다. 이 방법은 간단하면서도 정확하여 실무에서 광범위하게 활용되고 있습니다.
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