[A+ 만점 레포트] 산-염기 적정 (일반화학실험)

소개

2024년 1학기에 일반화학실험(1)으로 진행했던 실험입니다.
10점 만점 중 10점 받았으며, 고찰 부분에는 교수님께서 설명해주신 내용을 추가 수정하여 업로드하였습니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
1) 산과 염기
2) 중화 반응
3) 몰농도(M)와 노르말 농도(N)
4) 산-염기 적정
5) % 농도

3. 시약 및 기구
1) Reagent
2) Instrument & Apparatus (기구 및 초자)

4. 실험 방법

5. 결과

6. 고찰
1) 자유 고찰
2) 추가 고찰
(1) 식용 식초병의 겉에 있는 아세트산의 %농도와 실험에서 구한 %농도 사이의 차이를 비교하여라.
(2) 강산을 강염기로 적정하면 당량점에서의 pH는 7이 되고, 약산을 강염기로 적정하면 당량점에서의 pH는 7보다 크게 되는 이유를 생각해 보라.
(3) 증류수 40 mL를 넣어주는 이유는?

7. 참고문헌

본문내용

(1) 산과 염기
산(acid)과 염기(base)는 일상에서 자주 접할 수 있다. 신맛을 내는 과일이나 음식에는 산이 포함되어 있으며, 염기는 쓴맛을 가지고 있으며 미끈미끈하다. 아레니우스는 산을 수용액에서 수소 이온(H⁺)를 내놓는 물질, 염기를 수용액에서 수산화 이온(OH⁻)을 내놓는 물질로 정의했다. 이를 아레니우스(Arrhenius)의 산-염기라고 한다. 이를 보완하여 브뢴스테드(Brønsted)와 로우리(Lowry)가 산과 염기를 각각 양성자(H⁺) 주개와 양성자 받개로 정의하였고, 이를 통해 수용액에서만 정의되는 아레니우스의 산-염기에서 나아가 그 밖의 용액에서도 산-염기를 정의할 수 있게 되었다.

<중 략>

(4) 산-염기 적정
중화 반응은 빠르게 일어나고, 정량적으로 일어나기 때문에 이를 이용하면 수용액 속 산과 염기의 농도를 알 수 있다. 이러한 실험을 산-염기 적정(acid-base titration)이라고 한다. 적정은 농도를 알고 있는 용액(적정 용액 또는 표준 용액)을 이용하여 농도를 모르는 용액(분석 용액)의 농도를 결정하는 실험으로, 농도를 알고 있는 적정 용액을 뷰렛에, 플라스크에는 분석 용액을 넣은 후 적정 용액을 분석 용액에 천천히 떨어뜨리면서 적정한다.

분석 용액에 있는 수소 이온(또는 수산화 이온)의 양과 정확히 같은 양의 수산화 이온(또는 수소 이온)을 포함하는 적정 용액이 가해졌을 때를 당량점(equivalent point)이라고 한다. 따라서 이하의 관계가 성립한다. 여기서 M은 몰농도이고 V는 부피이다.
M _{분석} V _{분석} =M _{적정} V _{적정}
이를 산과 염기의 노르말 농도(N)로 표현하면 다음과 같다.
N _{산} V _{산} =N _{염기} V _{염기}
당량점은 적정 곡선(pH 곡선)이나 지시약(indicator)을 이용해 알아낼 수 있다. HCl을 NaOH로 적정할 때 당량점 근처에서는 NaOH 한두 방울에 의해 혼합 용액의 pH가 급격하게 변한다.

참고자료

· 이홍인. (2019). 일반화학실험 (제1판 5쇄) 발행지: 자유아카데미
· Raymond Chang. (2022). 레이먼드 창의 일반화학 (제12판 수정판) 발행지: 사이플러스