아세트산 적정을 통한 완충 구간과 pKa의 측정, 그리고 Tris Buffer의 pH 조절 실험

목차

1. Introduction
2. background
3. Method
4. Result
5. Discussion
6. Reference

본문내용

Introduction
Buffer는 생물학에서 세포 내외부의 pH를 좁은 범위 내에서 일정하게 유지하고, 여러 요인으로 인해 pH가 변화하더라도 그 변화에 저항을 만들어 주는 역할은 해준다. 이는 생물학 실험에서 관찰하고자 하는 세포나 유전물질 등이 잘 배양되고 유지될 수 있게 해주는 중요한 완충제이다. pH유지는 생물학 실험에 있어서 샘플 유지 조건에 가장 중요하다고도 할 수 있다.
이번 실험에서, 우리는 약산과 염기의 반응을 통해 buffer solution이 실제로 작동하지는 확인하고, 이를 바탕으로 buffer range, pka, 그리고 당량점(equivalence point) 등의 개념을 알아가는 것을 목표로 한다. 첫번째 실험에서는 아세트산(acetic acid) 용액에 수산화나트륨(NaOH)을 조금씩 첨가하면서 pH의 변화를 관찰하고, 얻어낸 데이터를 통하여 buffer range와 pka 값을 계산하였다. 그리고 추가로 아세트산의 농도를 화학적 공식을 통해 도출하였다. 두번째 실험에서는 생물학 실험에서 자주 사용되는 tris buffer를 화학적 공식을 이용하여 정량 및 직접 만들어 보고, 온도 변화에 따라 pH가 어떻게 변화하는지 관찰하면서 그 특성을 이해하고자 하였다. 실험 과정에서 필요한 몰수 계산 (mol = M × V) 및 질량 계산(m = mol × 분자량)은 “Silberberg, Martin S. Principles of General Chemistry. 2nd ed”의 내용을 참고하여 수행하였다.

background
Buffer의 작용을 이해하기 위해서는 pH와 pka와 buffer range, 당량점(equivalence point), 산-염기 평형, 핸더슨-하셀바흐 방정식(Henderson-Hasselbalch equation) 등의 개념에 대해 짚고 넘어가야 한다.

참고자료

· Calbiochem, Buffers (University of North Carolina at Chapel Hill, Sondek Lab), accessed March 14, 2025, https://www.med.unc.edu/pharm/sondeklab/wp-content/uploads/sites/868/2018/10/buffers_calbiochem.pdf
· Silberberg, Martin S. Principles of General Chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill, 2010
· Lee, Eun-Joo. A New Teaching Method Using Numerical Analysis in Secondary Mathematics. Individual Research Report for the Mathematics and Science Outstanding Teacher Special Commissioned Training Program. Seoul: Institute of Science Education, Seoul National University, 2009
· National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Summary for CID 176, Acetic Acid. 2025. Accessed March 23, 2025. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Acetic-Acid.
· Atkins, Peter, and Julio de Paula. Physical Chemistry. 9th ed. New York: W. H. Freeman and Company, 2010