연세대) 용액 산도 측정법과 완충계

소개

"연세대) 용액 산도 측정법과 완충계"에 대한 내용입니다.

목차

I. 실험 목적

II. Result

III. Discussion
1. H3PO4 수용액의 산성도 실험 측정과 측정값들 정리를 통한 고찰
2. pKa 값을 예측했는데 그 값이 이론상 계산한 값과 왜 다를 지에 대한 고찰
3. 리트머스지에 대한 고찰
4. 우유, 오렌지 주스, 비눗물, 증류수의 pH 값을 통한 고찰

IV. Further study
1. 흔히 사용되는 완충용액의 종류를 알아보고 각각의 장단점을 알아본다.
2. 생체 내에서 작용하는 BUFFER SYSTEM에는 무엇이 있고 그 기작은?
3. pH를 측정하는 다른 방법은?

본문내용

pH 값들을 측정해서 변화 곡선 그래프의 개형을 통해서 알게된 부분은, 수산화나트륨 수용액을 꾸준히 균등한 양만큼 넣다보면 투입 횟수의 특정한 구간에서(혹은 순간부터) pH가 급등히 오르는 것을 볼 수 있다. 허나 중간 중간에 그렇지 않은, 완만한 구간이 세 부위 존재하는데, 이를 알아보기 위한 실험이었다. 이러한 이유는 인산이 다양성자(양성자가 많은) 이온인 부분과 완충 용액의 특성을 알면 자연스레 그 이유를 알 수 있다.
NaOH(염화나트륨) 수용액 투입 초반에는 pH 농도가 급등하게 높아지지 않는 것을 관찰을 통해 알 수 있다. 그 이유는 H3PO4(인산)가 OH이온들과의 반응 하던 중 ‘완충’ 작용을 했기에 pH 농도가 급격히 오르지 않은 것이다. 완충 작용이란 기본적으로, 용액에 산 혹은 염기를 가했지만 수소 이온의 변화를 적게 하는 작용 때문에 변화가 급격히 나타나지 않는 그런 작용을 말한다. 특정한 지점에서 H3PO4(인산)의 수소 이온들의 해리가 진행되면 H2PO4-용액으로 바뀌게 된다. 그런데 H2PO4-는 H3PO4에 비하여 상대적으로 수소 이온의 해리가 힘들다(전자가 후자보다 해리 상수(dissociation constant)가 더 낮다). 따라서 그 구간 이후로 완충 작용이 발생하지 않기 때문에 염기성 용액인 수산화나트륨(NaOH)가 투입됨에 따라 반응하여 pH농도가 높아지는 것을 관찰할 수 있다. 이는 1회차의 완충 구간이다.
이후 중도에 다시 OH이온이 쌓이다 보면 OH이온 농도가 올라간다. 이 때에 H2PO4-가 또 다시 H이온과 반응하게 되어서 HPO42-가 된다. 이는 르 샤트리에 법칙으로 설명할 수 있다. 완충 작용이 일어나서 pH 증가 속도가 또 줄어들고 반응이 완결되면 모든 수소 이온은 해리되어 소모되어 H2PO4- 내 모든 H이온이 소모(해리)돼 HPO42-가 된 후에는 완충 작용이 끝나서 이전처럼 또 동일한 이유로 인해 pH농도가 급격히 오르게 된다, 여기가 2회차 완충 구간이다.

참고자료

· Jens Nørby (2000) “The origin and the meaning of the little p in pH” 《Trends in Biochemical Sciences》
· 《Chambers's encyclopaedia: a dictionary of universal knowledge 1판》 J.B. Lippincott (1888) page. 148
· Valence and Structure of Atoms and Molecules(1923), Gilbert Newton Lewis, page 2
· Encyclopaedia Britannica, Lewis G. N (2007), The New Encyclopaedia britannica (Vol. 7)(15th Edition) Chicago: Encyclopaedia Britannica