분석화학실험 실험 7 Fajans법과 Mohr법을 이용한 염화 이온의 정량 예비 레포트

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목차

I. 제목

II. 실험 일시

III. 실험 목적

IV. 이론 및 원리

V. 기구 및 시약

VI. 실험 방법
1. 실험 1. 질산은(AgNO3) 표준용액 제조
2. 실험 2. 흡착지시약을 사용한 적정법을 이용한 미지 농도의 NaCl 용액 내 염화 이온(Cl-) 정량(Fajans법)
3. 실험 3. Mohr법에 의한 해수와 생수 중 염화 이온의 정량

본문내용

▷ 침전적정
침전적정은 용해도가 매우 낮은 이온 화합물을 생성하는 데 기반을 두고 있으며 19세기부터 널리 사용된 분석법이다. 다양한 침전적정 중 은이온 을 이용하여 분석하는 방법을 은이온 적정법(argentometric titration)이라 하며, 가장 널리 쓰이는 침전제는 질산은(AgNO3)이다. 널리 쓰이는 은이 온 적정법으로는 Fagans법, Mohr법, Volhard법이 있다.
1. Fajans법: 이 방법에서는 음이온성 흡착성 지시약을 사용하며, 가장 널 리 사용되는 지시약으로는 dichlorofluorescein이 있다. Ag+ 이온으로는 Cl- 이온을 적정하는 경우, 종말점 이전에는 과량의 Cl- 이온이 존재하 게 되며, 일부 Cl- 이온은 형성된 AgCl 침전입자 표면에 흡착되어 있게 된다. 하지만 종말점 직후에는 과량의 Ag+ 이온이 AgCl 침전입자 표면 이 흡착하게 되며 침전물 표면이 양전하를 띠게 된다.

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- 1. Fajans법
  
  Fajans법은 염화물 정량 분석에 널리 사용되는 방법입니다. 이 방법은 염화물 이온과 은 이온 사이의 침전 반응을 이용하여 염화물 농도를 측정합니다. 은 이온이 과량 존재할 때 염화물 이온과 반응하여 흰색 침전인 염화은(AgCl)을 형성합니다. 이 침전 생성 과정을 지시약을 이용하여 관찰하고 염화물 농도를 정량적으로 측정할 수 있습니다. Fajans법은 정확성과 재현성이 높으며, 간단한 실험 절차로 인해 널리 사용되고 있습니다. 다만 은 이온이 과량 존재해야 하고, 지시약 선택이 중요하다는 단점이 있습니다.
- 2. Mohr법
  
  Mohr법은 염화물 정량 분석에 사용되는 또 다른 방법입니다. 이 방법은 염화물 이온과 질산은(AgNO3) 사이의 침전 반응을 이용합니다. 염화물 이온이 과량 존재할 때 질산은과 반응하여 흰색 침전인 염화은(AgCl)을 형성합니다. 이 침전 생성 과정을 지시약인 크롬산칼륨(K2CrO4)을 이용하여 관찰하고 염화물 농도를 정량적으로 측정할 수 있습니다. Mohr법은 Fajans법과 유사하지만, 질산은 대신 은 이온을 사용한다는 점에서 차이가 있습니다. 또한 크롬산칼륨 지시약을 사용하여 종말점을 관찰한다는 특징이 있습니다.
- 3. Volhard법
  
  Volhard법은 염화물 정량 분석에 사용되는 또 다른 방법입니다. 이 방법은 염화물 이온과 질산은(AgNO3) 사이의 반응을 이용하지만, 침전 생성 과정이 아닌 과량의 은 이온 적정 과정을 통해 염화물 농도를 측정합니다. 염화물 이온이 과량의 질산은과 반응하여 염화은(AgCl)을 형성하고, 남은 질산은은 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 적정됩니다. 이 과정에서 생성되는 적색 복합체를 관찰하여 종말점을 확인하고 염화물 농도를 계산할 수 있습니다. Volhard법은 Mohr법과 유사하지만, 침전 생성 과정이 아닌 적정 과정을 통해 염화물 농도를 측정한다는 점에서 차이가 있습니다.
- 4. Dextrin의 역할
  
  Dextrin은 전분의 가수분해 산물로, 다양한 화학 분석 및 실험에서 중요한 역할을 합니다. 주요 역할은 다음과 같습니다: 1. 지시약 안정화: Dextrin은 지시약의 안정성을 높여주어 실험 결과의 정확성을 향상시킵니다. 예를 들어 Volhard법에서 dextrin은 티오시안산암모늄 지시약의 색상 변화를 안정화시켜 종말점 관찰을 용이하게 합니다. 2. 흡착 방지: Dextrin은 실험 기구 표면에 흡착되는 것을 방지하여 실험 오차를 줄일 수 있습니다. 예를 들어 Fajans법에서 dextrin은 염화은 침전의 흡착을 방지하여 정량 분석의 정확성을 높입니다. 3. 완충 작용: Dextrin은 용액의 pH를 일정하게 유지하는 완충 작용을 합니다. 이를 통해 실험 조건의 안정성을 확보할 수 있습니다. 따라서 dextrin은 다양한 화학 분석 실험에서 필수적인 부형제로 사용되고 있습니다.
- 5. 2,7-dichlorofluorescein 지시약
  
  2,7-dichlorofluorescein은 Fajans법에서 널리 사용되는 지시약입니다. 이 지시약은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다: 1. 색상 변화: 2,7-dichlorofluorescein은 염화물 이온과 은 이온의 반응에 따라 색상이 변화합니다. 염화물 이온이 과량 존재할 때는 노란색을 나타내며, 은 이온이 과량 존재할 때는 붉은색으로 변합니다. 이를 통해 종말점을 쉽게 관찰할 수 있습니다. 2. 민감도: 2,7-dichlorofluorescein은 매우 낮은 농도의 염화물 이온도 감지할 수 있어 높은 민감도를 가지고 있습니다. 이를 통해 미량의 염화물 이온도 정량적으로 측정할 수 있습니다. 3. 안정성: 2,7-dichlorofluorescein은 비교적 안정한 지시약으로, 실험 조건 변화에 따른 색상 변화가 적습니다. 이를 통해 실험 결과의 정확성과 재현성을 높일 수 있습니다. 따라서 2,7-dichlorofluorescein은 Fajans법에서 널리 사용되는 우수한 지시약이라고 할 수 있습니다.
- 6. Potassium chromate 지시약
  
  Potassium chromate(K2CrO4)는 Mohr법에서 사용되는 대표적인 지시약입니다. 이 지시약은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다: 1. 색상 변화: Potassium chromate는 염화물 이온과 질산은의 반응에 따라 색상이 변화합니다. 염화물 이온이 과량 존재할 때는 노란색을 나타내며, 질산은이 과량 존재할 때는 적색 침전이 생성됩니다. 이를 통해 종말점을 쉽게 관찰할 수 있습니다. 2. pH 의존성: Potassium chromate의 색상 변화는 용액의 pH에 따라 달라집니다. 중성 또는 약알칼리성 용액에서 가장 뚜렷한 색상 변화를 나타내므로, Mohr법 실험 시 pH 조절이 중요합니다. 3. 선택성: Potassium chromate는 염화물 이온과 질산은의 반응에 선택적으로 반응하므로, 다른 이온의 방해 없이 염화물 농도를 정량적으로 측정할 수 있습니다. 따라서 Potassium chromate는 Mohr법에서 널리 사용되는 우수한 지시약이라고 할 수 있습니다.
- 7. NaCl 용액의 염화 이온 정량
  
  NaCl 용액의 염화 이온 정량은 다음과 같은 방법으로 수행할 수 있습니다: 1. Fajans법: NaCl 용액에 과량의 질산은(AgNO3)을 가하여 염화은(AgCl) 침전을 생성시킵니다. 2,7-dichlorofluorescein 지시약을 사용하여 종말점을 관찰하고, 소비된 질산은의 양으로부터 염화 이온 농도를 계산할 수 있습니다. 2. Mohr법: NaCl 용액에 질산은(AgNO3)을 가하여 염화은(AgCl) 침전을 생성시킵니다. 크롬산칼륨(K2CrO4) 지시약을 사용하여 종말점을 관찰하고, 소비된 질산은의 양으로부터 염화 이온 농도를 계산할 수 있습니다. 3. Volhard법: NaCl 용액에 과량의 질산은(AgNO3)을 가하여 염화은(AgCl)을 생성시킵니다. 남은 질산은을 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 적정하여 종말점을 관찰하고, 소비된 티오시안산암모늄의 양으로부터 염화 이온 농도를 계산할 수 있습니다. 이와 같은 방법을 통해 NaCl 용액 내 염화 이온의 농도를 정량적으로 측정할 수 있습니다. 각 방법의 장단점을 고려하여 실험 목적과 조건에 맞는 적절한 방법을 선택해야 합니다.
- 8. 해수와 생수의 염화 이온 농도 계산
  
  해수와 생수의 염화 이온 농도를 계산하는 방법은 다음과 같습니다: 1. 해수의 염화 이온 농도 계산: - 해수는 주요 이온 성분 중 염화 이온의 농도가 가장 높습니다. - 일반적으로 해수 중 염화 이온 농도는 약 19,000 mg/L 정도입니다. - 이를 몰 농도로 환산하면 약 0.54 M 정도가 됩니다. 2. 생수의 염화 이온 농도 계산: - 생수는 지역과 수원에 따라 염화 이온 농도가 다양합니다. - 일반적으로 생수 중 염화 이온 농도는 약 10-100 mg/L 정도입니다. - 이를 몰 농도로 환산하면 약 0.0003-0.003 M 정도가 됩니다. 따라서 해수는 생수에 비해 염화 이온 농도가 약 100-1000배 정도 높다고 볼 수 있습니다. 이러한 차이는 해수와 생수의 이온 조성 및 농도 차이에 기인합니다. 이러한 염화 이온 농도 차이는 다양한 화학 분석 및 실험에서 중요한 요소로 고려되어야 합니다.
- 9. Volhard법의 사용 예
  
  Volhard법은 다음과 같은 다양한 분야에서 사용되고 있습니다: 1. 염화물 정량 분석: - 식품, 음료, 토양, 폐수 등 다양한 시료 내 염화물 농도 측정에 활용됩니다. - 특히 해수, 염수 등 고농도 염화물 시료 분석에 적합합니다. 2. 은 정량 분석: - 은 화합물, 은 도금 제품 등의 은 함량 분석에 사용됩니다. - 은 이온이 과량 존재하는 경우 정확한 정량이 가능합니다. 3. 할로겐 정량 분석: - 염화물 외에도 브롬화물, 요오드화물 등 다른 할로겐 이온 정량에 활용됩니다. - 할로겐 이온과 은 이온의 반응을 이용하여 정량이 가능합니다. 4. 의약품 및 화장품 분석: - 의약품, 화장품 등에 함유된 할로겐 화합물의 정량 분석에 사용됩니다. - 정확성과 재현성이 높아 신뢰성 있는 분석이 가능합니다. 따라서 Volhard법은 다양한 분야에서 널리 활용되는 유용한 분석 기법이라고 할 수 있습니다.
- 10. 실험 기구 및 시약
  
  화학 분석 실험을 수행하기 위해서는 다음과 같은 실험 기구 및 시약이 필요합니다: 1. 실험 기구: - 뷰렛, 피펫, 메스플라스크 등의 부피 측정 기구 - 비커, 삼각플라스크 등의 반응 용기 - 교반기, 온도계 등의 보조 기구
자료후기
Ai 리뷰

이 보고서는 염화 이온 정량을 위한 Fajans법과 Mohr법의 원리와 실험 과정을 체계적으로 설명하고 있으며, 실험 결과 계산 및 분석에 필요한 내용을 상세히 담고 있습니다.

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