일반화학실험2-완충용액(A+족보)

목차

1. Title
2. Purpose
3. Theory
4. Chemicals & Apparatus
5. Procedure
6. Data & Results
7. Discussion
8. References

본문내용

Title: 완충용액

Purpose: 완충용액의 원리를 탄산 같은 이양성자산의 적정 곡선을 통하여 배운다.

Theory:
완충용액(buffer solution)
산이나 염기를 넣어줘도 용액의 pH가 거의 변하지 않는 용액을 완충 용액이라고 한다. 대표적인 완충 용액은 우리 몸의 혈액이다. 혈액은 pH 7.4 정도의 완충용액으로 pH 7.0~7.6까지가 우리 몸의 적정 pH 범위이다. 우리 몸은 항상성 유지를 위해 몸의 pH를 항상 7.4와 가깝게 유지하려고 한다. 완충용액을 만들기 위해서는 약산과 그의 염, 또는 약염기와 그의 염을 혼합하여야 한다. 완충용액의 작용을 알아보기 위해서 HF/ F^- buffered solution을 살펴보면, 완충용액에 염기(OH^-)을 넣으면 HF와 OH^-가 반응하여 물과 F^-가 만들어지는 반응을 한다. HF의 존재가 염기를 투여했을 때의 pH 변화를 작게 한다. 반대로 산(H^+)을 넣으면 F^-와 반응하여 HF가 생성된다. F^-의 존재가 산을 투여했을 때의 pH 변화를 작게 한다.
완충용액의 pH 를 계산하는 방법으로는 Henderson-Hasselbalch 식이 있다. Henderson-Hasselbalch 식은 다음과 같다.
여기서 [acid]와 [base]는 평형에서의 농도를 대입하여야 한다. 이 식을 통해 [acid] = [base]일 때, pH = pK_a가 된다는 것을 알 수 있다. 완충용액의 pH를 알기 위해서는 pK_a 값과 평형에서의 산-염기 비율을 알아야한다. 완충효과은 르 샤틀리에의 원리에 의해 일어난다고 할 수 있다. 완충 작용의 식이 HA(aq) + H_2 O ⇌ A^- (aq)+H_3 O^+(aq)이라고 하자. 이 용액에 산을 넣으면 역반응이 일어나고, 염기를 넣으면 정반응이 진행되어 완충 효과를 볼 수 있다.

참고 자료

대한화학회, 표준 일반화학실험 제 7판, 천문각, 2011, pp. 121-128
Brown 외 5인 및 화학교재연구회 옮김, 일반화학 제 14판, Pearson 및 자유아카데미, 2019, pp. 765-785