pH와 완충용액 제조 예비 및 결과 보고서

목차

1. 실험 제목
2. 실험 날짜
3. 공동 실험자
4. 실험 목적
5. 원리
6. 실험 기구 및 시약
7. 시약 정리
8. 실험 방법
9. 실험 결과
10. 고찰

본문내용

1. 완충 용액
pH = -log[H+] ([H+]는 평형일 때의 농도)
완충용액은 강산 또는 강염기가 첨가되었을 때 pH 변화를 억제하는 용액이다. 예를 들어 HCl 0.01몰이 1 L 증류수에 첨가되었을 때 pH는 초기 값 7에서 2로 변하며 5 pH 단위가 변하게 된다. 그렇지만 0.1 M 아세트산과 0.1 M 아세트산 소듐의 용액에 0.01 몰 HCl을 첨가하면 pH 변화는 4.74에서 4.66으로 변하여 겨우 0.08 pH가 변한다. 이와 같이 용액에 강산과 강염기를 첨가하더라도 pH가 약간만 변하는 용액을 완충 용액이라 한다. 이렇듯 완충 용액에서의 약산은 외부의 강염기를 상쇄하는 역할을 하며 완충 용액의 약산의 짝염기는 외부의 강산을 상쇄시키는 역할을 한다.

완충 용액의 특성
1. 약산인 HA와 짝염기인 A-를 보유하고 있는 용액
2. 완충 용액은 첨가된 H+가 OH-와 반응함으로써 이들 이온이 축적되지 않도록 하여 pH 변화를 억제한다.
3. 첨가된 H+는 염기인 A-와 반응한다.
H+(aq) + A-(aq) → HA(aq)
4. 첨가된 OH-는 약산인 HA와 반응한다.
OH-(aq) + HA(aq) → H2O(l) + A-(aq)

이러한 완충 용액은 생명체에서도 중요하다. 인간의 생체 내 pH는 7.35~7.45이다. 인체는 탄산, 인산, 알부민, 헤모글로빈이 혈액에 녹아 있어 완충 장치 역할을 수행한다. 또 효소 등의 단백질들은 pH에 민감하기 때문에 완충용액 속에 존재해야 한다.

2. 완충용액 방정식(핸더슨-하셀 방정식)
약산 HA의 이온화를 고려하여 산해리상수 Ka를 구해주면
HA ⇄ H+ + A-
Ka = [H+][A-]/[HA]
Ka[HA]/[A-] = [H+]
-log[H+] = -logKa + log[A-]/[HA]

pH = pKa + log[A-]/[HA] (핸더슨-하셀 방정식)
핸더슨-하셀 방정식은 산과 짝염기의 농도로 완충 용액의 pH를 구할 수 있는 방정식이다.

참고자료

· 없음