pH 측정 및 완충액 제조 실험 레포트

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험장치 및 시약
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결론 및 고찰과 응용

본문내용

1. 실험목적
생명화학공학에서는 단백질 촉매인 효소를 배양하는 것을 중요하게 다룬다. 이러한 효소를 배양하기 위해서는 제한된 양의 센 산이나 센 염기의 첨가가 이루어지더라도 수소이온의 농도의 변화를 억제시켜주는 완충액을 사용하여 pH를 일정하게 조절해 주어야 한다. 효소반응은 pH에 따라 그 반응이 진행되기도 하고 비활성화 되며, 생명체의 경우 pH가 맞지 않는다면 치명적인 위험에 처하기도 한다. 이번 실험의 목적은 완충용액의 성질을 이해하기 위하여 용액의 pH를 일정하게 유지시켜 주는 세 가지 종류의 완충액을 직접 제조해 보고, 올바른 pH 측정을 위하여 pH calibration 및 pH를 측정하는 방법을 학습한다.

2. 실험원리
2.1. 완충액 (Buffer)
완충액(Buffer)은 가해지는 OH- 이온과 반응할 수 있도록 상대적으로 다량의 산을 포함하고 있어야 하며, 가해지는 H+ 이온과 반응할 수 있도록 산과 비슷한 농도의 염기를 포함하여야 한다. 또한, 완충 용액 내의 산과 염기 성분은 중화반응을 통해 서로 소모되어서는 안 된다. 이러한 조건들을 만족하는 것이 짝 산 - 짝 염기쌍이다. 완충액은 르 샤틀리에[Le Chatelier’s principle]의 원리에 따라 그 구성 성분의 평형 때문에 pH변화가 억제된다. 르 샤틀리에의 원리는 물리적, 화학적 변화에 대하여 평형을 이루는 방향으로 운동이나 반응이 진행된다는 원리이다.

<중 략>

2.1.2. 완충능력(Capacity)
효소 배양 실험에서 pH의 변화를 최소화하기 위하여 알맞은 완충용액을 선택하는 것이 중요하다. 완충용액에 의한 완충작용은 약산과 그의 짝 염기 또는 염기와 그의 짝 산의 비율에 의해 결정되며 농도와는 무관하다. 보통 생체에 있어서 완충용액의 농도는 0.05 - 0.1 M 정도이다. 약산과 그의 짝염기의 비율이 1에 가까울 때, 산이나 염기를 가하여도 pH의 변동이 없다. 즉 완충용량이 가장 크다. 완충용액의 pH와 완충용량은 다음 식 (3)과 같은 Henderson - Hasselbalch 식을 이용해서 계산할 수 있다.

참고자료

· 단위조작 제 4판 (W. L. Macabe, J. C. Smith, P. Harriott 저, 희중당).
· 단위조작실험 (허광선 외 2명, 보문당).
· 화학공학개론 (김학준 저, 문운당).
· 화학공학실험 (성기천 외 2, 사이텍미디어).
· doopedia (두산백과)
· 생화학 제 6판 (Mary K.Campbell, 라이프사이언스)