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[A+] 생화학실험_칼슘의 정량 분석

[생화학실험]보고서칼슘의 정량 분석실험날짜학과학번이름실험조1. 실험제목칼슘의 정량분석2. 실험목적1) 칼슘 분석 원리를 이해하고 활용할 수 있다.3. 원리칼슘(Calcium)상온에서 고체이고 원자 질량은 40.08u이다. 반응성이 높고, 공기중에 산화되어 산화칼슘을 형성한다. 물고 반응해서 수산화칼슘과 수소 기체를 방출한다. 인체 내에서 풍부한 무기질이며 혈액 응고, 근육수축, 신경 신호전달에 필수적이다.칼슘은 천연에 많이 존재하며 동물이나 식물의 필수성분 중 하나로서 인체의 뼈와 치아의 주성분이고 여러 가지 생리적 기능을 갖는다. 칼슘을 측정하는 데는 여러 가지 방법이 있지만 과망간산칼륨 용량법을 가장 많이 사용하고 있다. 칼슘은 건조하여 유기성분을 없앤 후 회화된 시료를 사용해서 측정할 수 있는데 칭량법, 적정법, 흡광도법으로 구분한다.칼슘을 암모니아용액에서 칼슘 옥산염 침전을 얻은 후 적정하는 정량 방법이 가장 보편적으로 이용되고 있다. 건식회화된 시료를 1%의 염산에 녹여 시료 용액으로 사용한다. 이 용액에는 칼슘이 1~12mg 함유하도록 염산의 양을 사용하는 것이 바람직하다. 이 염산 시료에 옥살산 암모늄, 메틸레드 지시약, 요소를 차례로 가하고 약하게 가열한다. 이때 요소는 산성에서 서서히 암모니아와 이산화탄소를 생성하며 이 암모니아는 염산을 중화하여 pH를 상승시킴으로써 옥살산 칼슘 결정석출점에 도달하게 된다.이 침전을 여과하여 분리하고 세척한 후에 묽은 황산으로 녹이고 용액 중의 옥살산을 KMnO4로 적정한다.CaCl _{2} +(NH _{4} ) _{2} C _{2} O _{4} rarrow CaC _{2} O _{4} `+`2NH _{4} Cl#CaC _{2} O _{4} +H _{2} SO _{4} rarrow CaSO _{4} `+`H _{2} C _{2} O _{4}#5H _{2} C _{2} O _{4} +2KMnO _{4} +3H _{2} SO _{4} rarrow 2MnSO _{4} +K _{2} SO _{4} +10CO _{2} 침전을 형성하는 시약(옥살산암모늄)을 넣어서 반응을 유도한다.CaCl _{2} +(NH _{4} ) _{2} C _{2} O _{4} rarrow CaC _{2} O _{4} `+`2NH _{4} Cl#칼슘 옥살산염 침전물을 생성하였다. 형성된 칼슘옥살산염 침전물을 여과하여 분리한 후, 물로 충분히 세척해서 잔여반응물과 불순문을 제거한다. 세척된 침전물을 건조하여 일정한 무게에 도달할 때까지 가열한다. 일반적으로 100-110℃에서 진행된 이 과정은 침전물이 완전히 건조될 때까지 반복한다. 건조된 침전물의 무게를 측정한다.측정된 침전물의 무게로 칼슘의 양을 계산한다. 침전물이 칼슘옥살산염 형태를 고려해서, 몰질량을 이용해서 칼슘의 질량을 계산할 수 있다.Ca질량=( {Ca의몰질량} over {CaC _{2} O _{4} TIMES H _{2} O(옥살산염)의`몰질량} ) TIMES CaC _{2} O _{4} TIMES H _{2} O(옥살산염)의`무게4. 실험기구 및 시약실험 기구: 페스쳐 파이펫, 뷰렛시약: 옥살산 암모늄 용액 3.5g를 물 1L에 용해하여 100ml가 되도록 한 뒤 밤새 두고, 침전이 생기면 여과하여 제거한다. 요소, 1.5% 암모니아수, 4% 황산용액, 0.02N KMnO4용액, 메틸레드 지시약5. 실험 방법1) CaCl2 2g을 염산 40ml에 녹인후, 메틸레드 지시약을 3~4방울, 옥살산암모늄 용액 10ml, 요소 4.0g, 수산화암모늄용액 10ml을 가하여 가열하면서 용해한다.2) 잘게부순 다시마와 멸치를 50% 40ml 염산에 녹인 후 여과한다.메틸레드 지시약, 수산화암모늄 용액 10ml, 요소 2g, 옥살산암모늄 10ml를 넣고 가열하면서 잘 흔든다.3) 1),2) 비커를 약하게 가열하면서 적색이 오렌지색으로 변하면서 옥살산 칼슘 침전이 형성된다. 용액이 등황색으로 되면 가열을 중지하고 실온에 2시간 이상 놓아둔다.4) 이때 용액이 25~30ml인 것이 좋다. 이 용액을 유리 여과기로 여과시킨 뒤 침전시키고 침전을 여과분리하고6. 실험결과우리 조(6조) 실험결과를 보면 가열하면서 적색이 오렌지색으로 변하면서 칼슘이 침전되어야 하는데, 형성되지 않았다.3조의 결과를 보면 칼슘이 침전되었음을 확인할 수 있었고, 5조의 실험결과를 보아 약간의 침전이 진행되었음을 확인할 수 있었다.7. 결론 및 고찰칼슘이 침전되지 않은 이유에 대한 고찰을 해보았다.1) 원인 첫째, 실험 방법 중 요소를 첨가하는 과정에서 요소를 미리 채취하여 공기중에 산소가 달라 붙는 가능성을 알지 못한채 실험을 했기에 이런 결과가 나왔을 것이라고 생각하였다.요소는 공기 중에 오래 방치되면 변성이 일어날 수 있는데, 화학적으로 안정한 물질이지만, 흡습성을 가지고 있기에 공기중의 수분을 흡수할 수 있다는 것이다. 수분을 흡수하게 되면 요소의 물리적 성질이 변할 수 있고, 정확한 양을 측정하기 어려워 질 수 있다는 사실을 숙지하지 못하고 실험을 하여 실수를 했다고 생각하였다.또한 공기중에는 다양한 미생물이 존재하는데, 일부 미생물은 요소를 분해할 수 있는 요소분해효소를 생산할 수 있는데, 미생물에 의해 요소가 분해되면 암모니아와 이산화탄소가 생성되어 요소의 농도가 감소할 수 있다는 사실을 미리 알지 못한채 실험결과에 미쳤던 것 같다.2) 원인 둘째, 잘게 부순 다시마와 멸치를 50% 40ml 염산에 녹이는 과정에서 충분하게 칼슘이 나오지 않았을 가능성이다. 염산에 녹이는 과정에서 충분한 시간동안 녹여야 했는데, 구체적인 실험방법을 숙지하지 못한채, 실험을 하여 칼슘이 충분하게 나오지 않았을 것이라고 생각하였다.적색이 오렌지 색으로 변화하고 등황색으로 변하지 않은 이유에 대해 생각해보았다.pH 변화의 부족일 가능성으로 용액의 pH가 충분하게 변하지 않았기에 메틸레드의 색변화가 나타나지 않았을 수도 있다는 생각을 하게 되었따. 또한 옥살산암모늄의 양을 충분히 첨가했음에도 불구하고 메틸레드 지시약의 색변화에 영향을 미치지 않은 이유가 무엇일지 생각해보았다.수산화암모늄은 용액의 pH를 중화시키거나 알칼리성으로 만드는 역할을 한다. 약에서 실험시작할 때, 용액의 pH가 이미 중성에 가깝거나 알칼리성이었다면, 수산화암모늄을 추가해도 메틸레드 색변화가 나타나지 않았을 수도 있다. pH를 잘 조절해서 실험을 한다면 색변화를 관찰할 수 있을 것이라고 생각한다.수산화암모늄의 양을 점진적으로 증가시키면서 pH 변화를 유도하면 색변화를 볼 수 있을 것이라고 생각하고, 지시약의 농도가 적절한지 확인을 하고 실험을 한다면 실험의 오차를 줄일 수 있을 것으로 생각된다.높은 온도로 가열하면 안되는 이유높은 온도에서 특정 화학 물질은 분해될 수 있는데 요소는 고온에서 암모니아와 이산화탄소로 분해될 수 있다. 이러한 분해 반응은 실험 결과를 왜곡시킬 수 있다. 또한 옥살산암모늄도 고온에서 분해될 수 있는데, 분해되면 옥살산 캉슘 침전이 제대로 형성되지 않을 수 있다.또한 높은 온도에서 지시약이 변질되거나 분해될 수 있는데, 이는 색 변화가 정상적으로 나타나지 않게 할 수 있다는 것이다. 높은 온도에서는 옥살산 칼슘 침전이 재결정화될 수 있는데, 침전물의 입자 크기와 형성 과정에 영향을 미쳐 정확한 정량 분석이 어렵다는 것이다. 더불어 고온에서 형성된 침전은 더 용해되기 어려운 형태로 바뀔 수 있다.높은 온도에서 염산이 증발되어서 용액의 농도가 변할 수 있는데, 용액의 pH에 영향을 미치고, 실험 결과에 오차를 유발할 수 있다. 용액의 수분이 증발하면 시약의 농도가 높아질 수 있다.그렇기에 적절한 온도를 유지하는 것이 중요하다.일반적으로 온도 40-60℃에서 가열하면 반응속도를 증가시키면서 부작용을 최소화할 수 있다. 가열하는 동안 용액의 색 변화를 관찰해서 원하는 색 변화가 일어났을 때 가열을 중지시킨다. 이러한 방법을 통해서 높은 온도으로 인한 문제를 피하는 것이 중요하다.수산화암모늄을 첨가하는 이유염산과 같은 산성용액이 첨가되어 중화반응을 일으키는데, 이로 인해서 용액의 pH가 상승하고, 특정반응을 유도하는데 필요하다.옥살산암모늄과 칼슘 이온이 반응하여 옥살산 칼슘 침전을 형성하는 반응은 중성이나 약알칼리서를 통해서 옥살산 칼슘 침전을 효과적으로 형성하고, 메틸레드 지시약의 색변화를 통해서 반응의 진행상황을 확인할 수 있게 한다.요소(urea)의 역할칼슘이온과 옥살산암모늄이 반응해서 옥살산칼슘을 침전을 형성하는 과정에서 다른 금속 이온들이 간섭할 수 있는데, 요소는 금속이온들과 반응해서 반응성을 낮추고, 칼슘이온과 옥살산암모늄의 반응을 원활하게 하게 한다. 또한 요소가 불필요한 침전의 형성을 억제한다. 그로 인해 용해도를 증가시켜서 반응이 효과적으로 일어나도록 도와준다.칼슘의 정량분석법 조사1) 킬레이트 적정법(EDTA적정)EDTA는 칼슘과 킬레이트 복합체를 형성하는데 이 반응을 통해서 칼슘의 농도를 정량할 수 있다.시료를 정확히 측정하여 용액에 녹인후, 시료용액에 버퍼용액을 추가하여 용액의 pH를 조절한다.칼슘지시약을 추가하는데, 이 지시약은 칼슘이온과 결합해서 색 변화를 일으킨다.EDTA용액을 뷰렛에 넣고, 시료 용액에 천천히 넣는다. 지시약의 색변화를 관찰해서 적정 종말점을 확인한다. 사용된 EDTA용액의 부피를 기록해서, 칼슘의 농도를 계산하면 된다.간단하고 정확한 실험방법이고, 실험장비가 많이 필요 없다는 점에서 장점으로 보인다.2) 중량분석법칼슘을 특정시약과 반응시켜서 불용성 화합물로 침전시키는데, 이 침전을 여과, 건조, 무게를 측정해서 칼슘의 농도를 계산하면 된다.시료를 정확하게 측정해서 용액에 녹인후, 옥살산 암모늄 용액을 추가해서 칼슘을 옥살산 칼슘으로 침전시킨다. 이 침전을 여과해서 분리하고 건조해서 무게를 측정한다. 침전된 옥살산 칼슘의 무게로부터 시료 중 칼슘의 양을 계산하면 된다. 고도의 정확성을 제공해주면서 비교적 간단한 장비로 수행이 가능하다.3) 원자흡광광도법(AAS)시료를 원자화해서 특정파장에서 빛을 흡수하는 정도를 측정해서 칼슘의 농도를 분석하는 방법이다. 시료를 용액에 녹이고 시료 용액을 원자 흡광 광도계(AAS)에 주입하고 칼슘 원자가 특정파장의 빛을 흡수하는 정도를 측정한다. 흡광도를 기준으로 칼슘의 농도를 계산하면 된다.

자연과학| 2025.02.20| 7페이지| 2,500원| 조회(82)

생화학, 생화학실험, 생화학실험연구

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[A+] 생화학실험_전기영동을 이용한 DNA 확인실험

[생화학실험]보고서전기영동을 이용한 DNA 확인실험실험날짜학과학번이름실험조1. 실험제목전기영동을 이용한 DNA 확인실험2. 실험목적1) DNA 전기영동의 원리를 이해할 수 있다.3. 원리DNA(Deoxyribonucleic acid)생물의 유전정보를 담는 핵산 분자이다. 생물의 기본적인 유전체를 구성하는 주요 분자중 하나이다.DNA는 생물의 세포 내에 위치한 고분자로서, 유전정보를 저장하고 전달한다.DNA는 긴 연결된 nuclotide chain으로 구성되어 있다. 각각의 nucleotide는 인산, 당, 염기의 구조로 이루어져 있다. 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 티민(T) 4가지의 염기 구조로 이루어져 있다. 이러한 nuclotide들이 서로 연결되어 이루는 이중나선 모양의 구조를 가지고 있다.DNA의 주요 기능은 유전체의 형태로서 생물의 유전정보를 저장한다. 생물의 발달, 기능, 특성 등을 결정하는데 중요한 역할을 한다. DNA는 세포 분열을 통해서 유전 정보를 전달한다. 생물의 번식 및 유전 정보의 유지에 필수적이다. DNA는 또한 유전자 발현을 조절하여 단백질의 합성과 다양한 생물학적 과정을 조절한다.DNA가 유전물질이라는 것은 1928년 Griffith의 형질전환실험, Avery등의 형질전환 물질에 대한 생화학적인 연구, hershey chase의 방사성 동원원소 이용한 유전연구를 통해서 규명되었다.DNA 기술은 많은 생물의 유전체연구의 완성을 가져왔고, 우리 실생활과 밀접한 연관성을 갖고 있다.DNA 전기영동 (DNA Electrophoresis)DNA분자를 전기장에 노출하여 크기에 따라 분리하는 것을 말한다. DNA의 전기적 특성과 크기에 따라 DNA분자가 전기장을 통해 이동하는 속도가 다르다는 원리이다.DNA분자의 크기, 형태, 순도 등을 분석하는데 사용된다. 특히 PCR반응의 산물이나 제한효소 분해산물을 분석하거나, DNA조각들 간의 분리 및 정제에 사용된다. DNA의 길이나 특정서열의 존재여부를 확인하거나 DNA의 분자량을 측정하는 등의 실험에서 사용되고 있다.원리는 다음과 같다.DNA를 분리할 때에는 horizontal agarose gel을 이용하는데 여기에 사용하는 bead는 agarose이다. agarose는 DNA의 크기에 따라 분석하는 방법이다. 이 원리는 agarose의 bead는 구멍을 가지고 있어 작은 DNA와 길이가 큰 DNA가 경쟁시 들어가서 작은 DNA는 빨리 빠져나오게 되고, 큰 DNA는 천천히 나오게 되므로 DNA의 길이에 따라 이동거리가 달라진다.DNA는 전기장에서 노출되면 전기적으로 양 또는 음의 전하를 가지게 된다. DNA 분자들은 전기장에 의해 이동하게 되는데, 이동속도는 DNA의 크기와 전하에 따라 달라진다. 일반적으로 DNA 전기영동에서는 DNA 샘플을 agarose gel에 적재한다. 이후에 전기장이 가해지면서 DNA분자들이 gel 내에서 전기장의 방향에 따라 이동하게 된다.DNA분자들은 크기에 따라 다르게 이동하기에, 전기장을 가한 후에는 gel상에서 다양한 크기의 DNA조각들이 분리되어 나타나게 된다. 이로써 각각의 DNA조각들이 분리되고, 원하는 크기의 DNA조각을 추출하거나 확인할 수 있게 된다.즉, DNA 전기영동은 DNA 분자의 분리와 정제에 사용되고, DNA의 크기나 형태를 확인하는데 유용하다.DNA분자의 크기가 클수록, Agarose의 농도가 높을수록 느리게 이동하며, DNA형태(구조)에 따라 이동속도가 다르다.TAE buffer(Tris base, Acetic acid, EDTA)전기영동 할 때, agarose gel이 잠겨있는 running buffer로 사용한다. 전기장 아래에서 음전하를 띠는 DNA가 양극 쪽으로 이동하려면 반대로 음극 쪽으로 오는 양이온의 역할을 한다.agarose gel을 만들고 전기영동의 완충용액으로 사용된다. DNA조각들이 전기장을 따라 이동하면서 크기에 따라 분리되도록 돕는다. DNA를 보존하고 안정화하는데 사용될 수 있고, 특정 효소 반응에서 DNA를 안정화하고 효소 활동을 최적화 하기 위해 사용된다.DNA Loading Dye전기영동을 효율적이고 정확하게 진행할 수 있게 도와준다. 즉, DNA전기영동에서 중요한 시약으로 DNA 샘플의 loading을 용이하게 하고, 전기영동 진행상황을 모니터링해서 DNA를 안정화시키는 역할을 한다. Agarose gel의 well에 피펫을 이용하여 시료를 집어넣는 것을 loading이라고 하는데, 시료와 running buffer를 섞어주는 역할을 한다. 브로모페놀 블루, 자일렌 시아놀, 아세트올세인 등을 사용한다.(DNA구조에 따라 다름)4. 실험기구 및 시약실험 기구: 전기영동장치, 전원공급장치, 1%메틸렌블루 ,1%아세트올세인, 염색통, 마이크로피펫, 거름종이시약: agarose , TAE buffer, 추출된 DNA5. 실험 방법1) 지난 주 추출한 DNA를 거름종이에 올리고 말린다.2) DNA 덩어리를 원심분리 tube에 넣고 증류수를 이용하여 DNA덩어리가 모두 녹을 때까지 tube를 흔들어준다.3) 1% TAE용액을 증류수에 희석시킨 후 DNA용액을 1:1로 섞고 고속원심분리기에서 15분간 돌려준다.상층은 DNA용액, 중간층은 단백질을 포함한 다른 물질이 포함된 층이다.1) EB 아가로스 0.2g을 1xTAE버퍼 30ml와 혼합하여 플라스크에 담는다.2) 전자레인지에서 아가로스가 완전히 용해될 때까지 1~3분 정도 돌린다.* 비닐랩으로 플라스크 입구를 덮어 아가로스의 빠른 용해를 유도한다. 단, 구멍을 여러 개 뚫어두어야 갑작스러운 끓어오름으로 인한 폭발을 막을 수 있다.* 플라스크가 뜨거우니 오븐장갑이나 목장갑을 반드시 착용할 것3) 아가로스에 2ul의 아세트올세인을 넣고 충분히 식도록 3분 정도 기다린다.4) well comb을 끼운 틀에 최대한 기포가 생기지 않도록 아가로스 용액을 부어준다.5) 완전히 굳을 때까지 실온에서 20~30분간 방치한다.6) 파라필름 위에 놓은 2ul의 DNA 시료에 2ul의 아세트올세인을 희석한다.7) 순서대로 loading시킨다.8) 전기영동을 30분에 100v로 loading시킨다.9) UV광을 이용해서 DNA band를 관찰한다.* loading 시 피펫 팁을 눕혀서 시도하다가는 well을 찢거나 기껏 집어넣은 시료들이 다시 새어 나오는 경우가 생길 수 있기에 피펫을 수직으로 세우고 너무 깊게 찔러 넣으면 well이 찢어지니 주의한다.6. 실험결과전기영동 결과는 다음과 같이 나타났다.전기영동이 되어서 DNA가 running되었음을 희미하게 확인할 수 있었다.7. 결론 및 고찰DNA가 희미하게 관찰되고, 잘보이지 않은 이유가 무엇일까에 대한 생각을 해보았다.만약 DNA의 농도가 낮으면 band가 잘 보이지 않을 수 있다는 것이다. 또한 loading buffer가 충분하게 첨가되지 않으면 sample이 gel에 잘 침투하지 못하게 된다는 점을 감안하며 실험을 해야한다. loading buffer를 적절한 양으로 첨가해서 sample의 밀도를 높이는 것에 초점을 두면 좀더 band가 선명해질 것이라고 생각한다.gel의 농도가 적절하지 않아서일 경우를 생각해보았다.만약 gel의 농도가 너무 낮을 경우에는 작은 DNA조각들이 너무 빠르게 이동하거나 잘 분리되지 않을 수 있다. 그렇기에 DNA조각들이 분해되거나 gel에서 빠져나갈 수 있기에 큰 DNA조각을 분리할 때 적합한 방법이다.만약 gel의 농도가 너무 높으면 DNA조각들이 이동하기 어려워진다. 큰 DNA조각들은 거의 이동하지 않거나 매우 느리게 이동해서 작고 중간 크기의 DNA조각들의 이동속도도 매우 느려지게 된다. 그렇기 때문에 작은 DNA조각을 분리할 때 적합한다.0.7-1% agarose gel은 중간크기의 DNA조각 분리에 적합하고, 대부분의 일반적인 DNA전기영동 실험에 사용된다.1.2-1.5% agarose gel은 작은 DNA조각 분리에 적합하다. PCR산물등의 분리에 많이 사용된다.2% 이상 agarose gel은 매우 작은 DNA조각 분리에 적합하다.상관관계는 다음과 같다. gel의 농도가 높아지면 DNA의 이동속도가 느려지게 되고, 농도가 낮아지면 이동속도가 빨라지게 된다. gel의 농도가 높을수록 작은 DNA조각들 간의 분리가 명확해지고, 낮을수록 큰 DNA조각들 간의 분리가 용이하게 된다.전기영동 조건의 문제가 있다면?전압이 부적절하면 DNA가 제대로 이동하지 않을 수 있다는 점과 전기영동시간이 너무 짧거나 길면 band가 보이지 않거나 지나치게 이동할 수 있다는 점을 감안하면 문제가 없을 것이라고 생각한다.TAE 대신 증류수를 사용하면 실험결과가 어떻게 바뀌는가?TAE buffer(Tris-acetate-EDTA)는 DNA전기영동에서 전기영동 동안 전류가 흐를 수 있게 하고, 용액의 pH를 안정하게 유지하여 DNA가 분해되지 않도록 한다. 또한 EDTA는 금속이온이 DNA를 분해하는 것을 방지한다.만약 증류수로 사용하게 된다면 전도성이 부족할 수 있다. 증류수는 전기전도성이 매우 낮기 때문에 전류가 흐르지 않거나 매우 약하게 흐르게 되어서 DNA가 이동하지 않는다. 증류수는 buffering 능력이 없기 때문에 전기영동 동안 pH변화가 일어나서 DNA가 손상될 수 있다. EDTA가 없기 때문에 금속이온이 존재할 경우 DNA가 분해될 위험이 커지게 된다.

자연과학| 2025.02.20| 6페이지| 2,000원| 조회(108)

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[A+] 생화학실험_완충용액(buffer)의 제조_pH미터를 이용한 오차계산

[생화학실험]보고서완충용액(Buffer)의 제조-pH미터를 이용한 오차 계산실험날짜학과학번이름실험조1. 실험제목완충용액의 제조: pH미터를 이용한 오차 계산2. 실험목적(1) 완충용액에 대해 이해한다.(2) 완충용액을 제조하고 pH로 오차범위를 실험하여 실험 결과를 평가할 수 있다.3. 원리완충작용완충작용(Homostasis)은 주로 약한 산과 약한 염기의 혼합물인 완충 용액에서 일어난다. 완충용액은 그 pH가 산 또는 염기가 추가되더라도 상대적으로 변화하지 않는 용액이다.- 강산과 그 염기/ 강염기와 그 짝산으로 구성된 용액은 완충 능력이 없다. 그 이유는 강산과 강염기는 완전히 이온화되기 때문이다. 염산의 경우, 염기 첨가시 그 용액중에 이와 반응할 염산이 남아있지 않는데, 이는 첨가된 염기는 즉시 용액의 pH에 영향을 준다.완충용액완충용액은 산이나 염기를 첨가하여도 수소 이온 농도의 변화가 적은 용액으로, 주로 약산과 그 짝염기 또는 약염기와 그 짝 산의 혼합물로 구성되어 있다. 완충용액은 수소 이온 농도를 일정하게 유지해야하는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 생물체 내에서도 항상성(homeostasis)을 유지하는데 매우 중요한 역할을 한다.완충 능력은 용액 구성 성분의 농도에 비례하는데, 약산(약염기)와 그 짝염기(짝산)의 비율이 같을 때, 즉 농도비가 1일 때 가장 크다. 완충용액의 농도는 약산(약염기)와 그 짝염기(짝산)의 농도 합이다.- 산이나 염기가 첨가되었을 때 pH의 변화에 저항하는 경향을 가진 수용액을 일컫는다.- 주로 pH를 조절해야하는 실험에서 사용되는데, 완충용액은 민감한 실험에서 pH의 변화로부터 시료를 보호하고, 정확한 실험 결과를 얻을 수 있도록 도와준다.- 완충용액의 pH의 계산은 다음식으로 유도 한다.Handerson-Hasselbalch식HA`` rarrow larrow `H ^{+} `+`A ^{-}##Ka=[H ^{+} ][A ^{-} ]/`[HA]#[H ^{+} ]=`Ka` TIMES [HA]/[A ^{-} ]완충용량이 최대임을 확인할 수 있다.완충용액의 예시:1. 생체내의 pH를 일정하게 유지하는 용액으로 탄산은 혈액 내에서 중요한 역할을 하며, 이산화탄소와 탄산산염 사이의 균형은 혈액 pH를 조절하는데 중요한 시스템 중 하나이다. 그렇기에 완충용액과 생체의 탄산은 밀접한 관련이 있다.2. 아세트산을 이용한 완충용액은 아세트산과 그의 염기인 아세트산염의 혼합물이다.아세트산 완충용액은 주로 아세트산과 그의 염기인 아세트산염으로 구성된다. 이 두 성분은 서로 반응하여 수소이온을 받아들이고 놓아주는 능력을 가지고 있기에 pH를 일정하게 유지할 수 있다.아세트산 완충용액은 일반적으로 pH를 약 4.75정도로 유지한다. 이는 아세트산의 pKa값인 약 4.75에 가깝다. 따라서 pH가 이 값 주변으로 변화할 때마다 아세트산과 아세트산염의 농도가 상대적으로 변화하여 완충작용을 수행한다.완충 용액의 원리는 완충용액의 조성으로 르 샤틀리에 원리와 공통 이온 효과로 설명가능하다.-르샤틀리에 원리(Le Chatelier's principle): 평형을 이루고 있는 화학계에서 농도, 부피, 온도 등의 외부조건에 변화가 일어났을 때, 이를 상쇄시키기 위한 방향으로 화학 평형을 이동한다는 법칙- 공통 이온 효과: 이온 평형계에 그 평형에 참여하는 이온과 공통되는 이온을 넣어주면, 평형은 그 이온 농도를 감소시키는 방향으로 이동한다는 이론이다.[`CH _{3} COOH와`CH _{3} COONa의`완충작용`]#CH _{3} COOH(aq)`+`H _{2} O(l)`` rarrow larrow `H _{3} O ^{+} (aq)`+`CH _{3} COO ^{-} (aq)#```CH _{3} COONa(aq)` rarrow `Na ^{+} (aq)`+`CH _{3} COO ^{-} (aq)[산을 첨가한 경우]CH _{3} COO ^{-} (aq)`+`H ^{+} (aq) rarrow CH C LSUB {3}OOH(aq)넣어준 수소 이온이 CH3COO-와 반응하여 소모되고 pH가 일정해진다.[염여 소모되고, pH가 일정해진다.두 식에서 아세트 산 이온은 공통으로 지니는 이온이 되는데, 이 공통 이온의 농도가 증가하면 르샤틀리에 원리에 따라 농도를 줄이기 위해 변화한다. 공통 이온의 농도가 변하면 그 변화를 줄이도록 평형이 이동하는 현상인 공통이온효과가 일어나서 약산과 그 짝 염기가 충분한 양으로 포함된 완충용액에 산이나 염기가 첨가되어도 그 변화를 줄어들게 함으로써 완충 효과가 나타난다.생물계의 pH 변화에 대한 완충작용거의 모든 생물학적인 과정은 pH에 의존하고 있으며, pH의 작은 변화가 과정의 반응속도에 큰 변화를 일으킨다. 이것은 수소이온이 직접 관여하는 많은 반응에 대해서만이 아니고 수소이온의 뚜렷한 역할이 없는 것 같은 반응에 대해서도 적용된다.예를 들면 아미노산의 양성자화된 아미노기와 카르복실기 그리고 뉴클레오타이드의 인산기는 약산으로써 기능을 한다. 즉, 이들의 이온화 상태는 그들이 녹아있는 용액의 pH에 의존하게 되는데 이온결합은 단백질 분자를 안정화하고 효소에 기질을 인식시켜 결합하게 하는 힘의 하나가 된다.세포와 생명체들은 보통 pH 7부근에서 특이적이고 일정한 세포액의 pH를 유지하고 있으며 생체 분자를 최적의 이온화 상태로 유지하고 있다. pH의 항상성은 주로 생물학적 완충제가 되는 약산과 그의 염기의 혼합물에 의해 이루어진다.pHpH는 물의 산성이나 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로서 수소 이온 농도의 지수이다.물(수용액)은 그 일부가 전리하여 수소이온과 수산이온이 공존하며, 수소이온의 농도와 수산이온 농도가 동일하면 중성이고, 수소이온이 많으면 산성, 수산이온이 많으면 알칼리성으로 된다. 그래서 양이온 농도를 몰수로 나타내면 25도에서[H ^{+} ] TIMES [OH ^{-} ]=`10 ^{-14}의 관계식이 성립한다.수소 이온의 값이 정해지면 수산이온 값은 자동적으로 정해지고, 액성의 판정이나 산성, 알칼리성의 강도는 수소 이온의 값만 알면 된다.pH 측정pH미터시료 용액에 전극을 담그고, 그 때 발생하는 전위를 측정,용하며 온도에 따라 달라짐을 유의한다. 완충 용액의 온도는 가능한 시료 온도와 일치시켜서 측정한다.4. 실험기구 및 시약실험 기구: 비커, pH미터기, 피펫시약: 아세트산, 증류수, 아세트산나트륨, 수산화나트륨, 묽은 염산5. 실험 방법1. 0.1M 아세트산, 0.1M 아세트산 나트륨, 0.1M 수산화 나트륨 수용액, 0.1M 염산을 준비한다.2. [용액1] 0.1M 아세트산 총 용량 100ml를 만들기3. [용액2] 0.1M 아세트산나트륨 총 용량 100ml를 만들기4. 각각 10ml씩 취해서 total volume 20ml 혼합용액으로 만든다5. 0.1M NaOH 10ml와 0,1M HCl 10ml를 넣었을 때의 pH를 구해본다.6. 실험 결과용액pH(이론)pH(실험)실험 1용액[1] 0.1M CH3COOH10ml+용액[2] 0.1M CH3COONa10ml-4.84.530,1M NaOH 10ml8.8126.060.1M HCl 10ml2.9891.92실험 2증류수 10ml-75.190,1M NaOH 10ml12.69912.560.1M HCl 10ml1.3011.43? 이론값과 실험값? 실험값과의 pH차이 (오차계산)[실험1]실험 1에서는 이론의 pH와 실험 pH의 오차가 약간씩 차이가 있음을 확인할 수 있다.아무것도 넣지 않은 혼합용액에서는 이론값이 4.8, 실험값이 4.53으로 오차값은 0.270.1M NaOH 10ml 혼합용액에서는 이론값이 8.812, 실험값이 6.06으로 오차값은 2.7520.1M HCl 10ml 혼합용액에서는 이론값이 2.989, 실험값이 1.92로 오차값은 1.069[실험 2]실험 2에서는 이론의 pH와 실험 pH의 오차가 크지 않음을 알 수 있다.아무것도 넣지 않은 증류수에서의 오차 값은 1.81 (이론값이 실험값보다 높은 경우)0.1M NaOH에서의 오차 값은 0.139 (이론값이 실험값보다 높은 경우)0.1M HCl에서의 오차 값은 ?0.129 (이론값보다 실험값이 높은 경우)7. 결론 및 고찰01. 이론값과 실험값이 차이가 를 첨가하였을 때의 pH가 이론 값과 실험값의 오차범위가 큼을 볼 수 있다. 이러한 오차가 발생한 이유는 NaOH의 10ml라고 정해진 양을 피펫사용법에 미숙하여 10ml보다 덜 넣었기에 오차가 발생했을 것이라 생각한다. HCl 또한 기준이였던 10ml보다 용액을 좀더 넣어 pH값의 오차가 발생했을 것이다.비교를 위해 실험한 실험 2에서 아무것도 넣지 않은 증류수는 이론상 pH7이지만, 실험값은 5.19가 나왔다. 이는 증류수 안에 불순물이 포함된 채로 pH를 측정하여 불순물이 영향을 받아 오류가 생겼을 거라 생각한다. 그 외에 NaOH와 HCl를 넣은 두 용액 모두 오차범위가 0.1 정도 차이가 있기에 실험적인 오류는 없다고 본다.이론적 측면으로 보았을 때, 이론값과 실험값이 차이가 나는 이유는 실험 시에 사용된 장비의 정확성, 용액의 온도가 영향이 있었다고 생각한다. 또한 실험에 사용된 화학 물질의 불순물 첨가로 인한 것이 pH 값을 영향을 줄 수 있기에 이러한 차이가 발생했다고 생각한다. 저울에 정량하는 과정 중 이미 덜어둔 시약을 다시 시약 통해 담아 넣는 과정에서 오염이 되었기에 이는 실험 결과에 영향을 미쳤을 것이다. 미숙한 실험 방법으로 실험을 진행했기 때문에 이점 또한 결과에 영향이 미쳤을 것이다. 실험 중에 환경 조건이 변할 수도 있다고 생각했다. 그러한 이유는 온도의 변화로 인해 결과에 영향이 있었을 것이라 추측한다. 히터와 가까운 자리에 있었기에 압력의 영향으로 약간의 미세한 오차가 발생하지 않았을까 생각한다.실험 1에서 강산과 강염기를 넣지 않은 일반 혼합용액에서의 pH는 4.8인데, 강산과 강염기를 넣은 용액들은 4.8보다 훨씬 큰 값이거나 작은 값을 갖는다. 이론상으로 보았을 때, 화학적인 균형 상태에 있기 때문에 pH 변화가 크게 없어야 하는데 변화가 있었기에 의문을 품었다. 이는 HCl과 NaOH의 농도를 아세트산과 아세트산 나트륨과 같은 농도를 갖고 실험을 했고, 모두 같은 양의 10ml로 정량을 했기 때문에 용액 속에 녹아있던 .

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[A+] 생화학실험_ 아이오딘 산화반응을 이용한 당의 분석

[생화학실험]보고서아이오딘 산화반응을 이용한 당의 분석실험날짜학과학번이름실험조1. 실험제목아이오딘과 산화반응을 이용한 당의 분석2. 실험목적1) 아이오딘의 산화반응을 이용하여 단당류의 1차 구조를 예측한다.3. 원리아이오딘 산화(Periodate Oxidation)이웃한 alcohol과 a-hydroxy carbonly group은 NaIO4(periodate)와 반응해서 aldehyde를 생성한다.폼산이 산화제로 작용해서 aldehyde를 생성하는 과정으로 폼산은 환원되고, aldehyde가 생성된다.단당류당을 구성하는 기본적인 탄수화물의 한 종류이다. 단당류는 단일 당분자로 구성되어 있으며, 일반적으로 과당, 포도당, galactose등이 있다. 단당류는 간단한 형태의 당이고, 소화과정에서 빠르게 흡수되어 혈당 수준을 높일 수 있다.GlycerolGlycerol IO4-의 반응식을 나타낸 것이다.IO4-이온이 glycerol를 산화하는 과정으로 진행된다. 반응조건에 따라서 수소이온이 필요할 수 있다. 이 산화반응은 glycerol의 수산기를 산화시키고, 이를 통해서 환원되는 화합물들이 생성된다.세 개의 (-OH)가 결합된 삼중 알코올이다. 대부분의 유기 용매에서 용해되고 물에서 잘 용해된다.산화제로 작용하는 아이오딘과 반응해서 carbonyl 화합물인 aldehyde로 산화된다.산소와 아이오딘의 화학적 반응으로서 알코올이 산화되고 아이오딘은 환원된다.산화는 화학적으로 전자를 잃는 반응을 의미하고, 환원은 전자를 얻는 것을 말하는데, 이 반응은 glycerol과 같은 알코올의 산화에 의해 발생한다.GlucoseGlucose와 폼산의 반응 비율은 1:5임을 알 수 있다. 샘플의 glucose 몰수는 NaOH용액을 사용하여 결정된 폼산의 몰수와 같게 된다. 즉, NaOH용액이 폼산을 모두 소비했다면 그 양만큼의 Glucose도샘플에 함유되어 있다는 것이다.산-염기 적정산-염기 적정을 사용해서 아이오딘의 소비량을 측정한다. 산염기 적정은 산과 염기 사이의 중화반응을 이용하여 물질의 양을 결정하는 분석방법이다. 일반적으로 산성용액에 염기를 첨가하거나, 역으로 염기성 용액에 산을 첨가해서 중화점을 결정하는 방법이다.이를 통해서 아이오딘과 당 사이의 화학반응을 정량할 수 있다.즉, 실험에서는 아이오딘 산화반응을 이용해서 당의 양을 정량하는데, 이를 위한 환원제로서의 당의 양을 츨정하고, 산-염기 적정을 통해서 아이오딘의 소비량을 측정하여 당의 양을 결정한다.아이오딘 산화반응아이오딘 산화가 당의 산화정도를 측정하는데 사용된다. 당은 다당류로 분류되는데, 이는 분자 내에 많은 수의 ?OH group을 가지고 있다는 것을 의미한다. 이 ?OH group중 일부가 산화되는 과정을 측정하여 당의 양을 결정하는데 사용된다.아이오딘 산화반응에서는 아이오딘 용액과 함께 환원제의 물질을 넣으면 환원제는 아이오딘을 환원하여 색이 변하게 한다. 아이오딘은 당과 반응할 때, 산화되어 당이 얼마나 많은지를 보여준다. 당이 더 많으면 아이오딘이 더 많이 소비된다. 아이오딘이 소비되면 색상이 변하게 된다.4. 실험기구 및 시약실험 기구: 뷰렛, 마이크로피펫, 비커, 호일시약: Glycerol, Glucose, 0.4M NalO4, Ethylen glycol, 페놀프탈레인, NaOH5. 실험 방법1. 0.1M glycerol 10ml에 10ml 0.2M NalO4용액을 넣고 parafilm으로 sealing하여 호일로 싸서 암실에 둔다.2. Glucose 1%용액 20ml를 10ml NalO4와 잘 섞는다.3. 각 과정의 Blank를 만들다.번호1(Blank Test)23(Blank Test)4용액증류수 10mlGlycerol 10ml증류수Glucose 20mlNaIO4 20mlNalO4 20mlNaIO4 10mlNaIO4 10ml4. 1~4 Tube에 각각 Ethylen glycol 1ml를 넣는다.5. 1~4 Tube에 각각 페놀프탈레인 1~2방울 넣는다.6. 상온에서 10분 방치한다.7. 0.05M NaOH로 적정한다.+ (추가) 0.05M NaOH 표준용액 적정 실험1. KHP 100ml 조제하여 10ml에 페놀프탈레인 첨가한다.(1~4 각 Tube에 페놀프탈레인 1~2방울을 넣었는데, 산염기 적정을 위해서 첨가)2. 뷰렛에 NaOH를 넣어 적정 색 변화를 확인한다.6. 실험결과1) 0.05M NaOH 표준용액 결과0.05M KHP 용액 10ml에 조제한 0.05M NaOH 용액을 적정해 본 결과, 색변화 시점은 NaOH가 15ml가 들어간 이후, 색 변화가 관찰되었다.KHP와 NaOH에 대한 비례식을 세워서 구해보면 다음과 같다.0.05M : 10ml = x M : 15ml, x = 0.033M즉, NaOH의 몰수는 0.033M이다.2) 본 실험 결과는 다음과 같다.번호1(증류수)2(Glycerol)3(증류수)4(Glucose)NaOH 부피0.2 ml54.4 ml0.1 ml18.6 mlNaOH 몰수(=폼산의 몰수)-1.8876 mmol-0.6105 mmol샘플의 몰수-1 mmol-2 mmol샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수-1.8876 mmol-0.1221 mmol2(Glycerol) NaOH몰수:0.033M` TIMES `57.2`ml=`1.8876`ml/mol2(Glycerol) 샘플1몰당 발생한 폼산의 몰수:0.033M` TIMES `57.2`ml=`1.8876`ml/mol4(Glycerol) NaOH몰수:0.033M` TIMES `18.5`ml`=`0.6105`ml/mol4(Glycerol) 샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수:(0.033M` TIMES `18.5`ml) DIVIDE 5=`0.1221`ml/mol7. 결론 및 고찰실험목적은 샘플의 몰수와 샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수를 비교해서 당분의 양을 추정하는 것이다.각 실험 결과 분석 각 실험은 Blank Test실험으로, DW안에 H이온이 존재할 가능성을 생각하여 진행하였다. 샘플의 몰수와 샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수의 비교해본 결과, 샘플의 몰수가 샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수보다 작다.즉, 폼산과 glycerol의 반응 비율에 따라 적은 양의 당이 있기에 당분함량이 낮을 수 있다.그러나, glycerol은 당분이 아니기에 폼산과 반응으로 인해서 샘플의 몰수가 더 크게 나타나는 것이 이론적으로 맞다. 글리세롤과 같은 당분이 아닌 물질은 폼산과 반응에서 당분과 다른 종류의 화합물로 변환되기 때문에 샘플의 몰수가 샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수보다 더 크게 나타나야 한다.하지만 실험결과는 그렇지 않았다. 이론적 사실과 반대로 나온 실험결과에 대한 원인은 다음과 같다.1) Glycerol과의 반응성 차이를 생각해보았다. glycerol은 당분이 아니기에 glucose와 다르게 폼산과의 화학반응이 더 느릴 수 있다. 이로 인해서 샘플 내에서 반응은 더 적게 발생할 수 있고, 폼산의 소비량은 더 작을 수 있다.2) NaOH로 적정하는 과정에서 오류가 발생했을 가능성이다.실험중에 용액을 제조하는 과정에서 오차가 발생할 수 있다. 용액을 정확하게 희석하거나 용액을 만들 때 오차가 발생할 수 있고, 적정 과정에 영향을 줄 수 있다.3) NaOH와 폼산 간의 적정 반응이 정확하게 이루어지지 않았을 가능성이 있다.4) 실험과정에서 시험 중 용액을 잘못하여 오차가 범했을 가능성과 미숙한 실험 기구 사용법을 가지고 진행했기에 이러한 결과가 나왔을 것이라 예상한다. 샘플이 몰수와 샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수를 비교해본 결과, 샘플의 몰수가 샘플 1몰당 발생한 폼산의 몰수가 크다.즉, 폼산과 glucose의 반응 비율에 따라 더 많은 glucose가 포함되어 있음을 나타내는 것이고, 당분 함량이 높음을 알 수 있다.이러한 결과를 가지고 보면 glucose가 폼산과의 반응에서 폼산보다 더 많은 양의 다른 화합물로 변환되었거나, 반응이 더 빠르게 진행되어 폼산이 더 많이 소비되었을 가능성이 있다.이론적으로는 샘플의 몰수가 샘플 1몰당 발생한 폼삼의 몰수보다 작게 나와야한다.실제 실험결과와 차이가 있는 원인을 생각해보았다.1) glucose 용액을 제조할 때 오차가 발생했을 수 있다. 용액을 희석하거나 혼합할 때 오차가 발생했거나, 용액을 잘못했을 가능성으로 몰수에 영향을 줄 수 있다는 것이다.2) 적정 반응이 정확하게 이루어지 않았을 가능성이다. 적정 시약의 농도가 부적절할 수 있다고 생각한다. 즉, 적정용액의 농도가 샘플의 성분과 반응하는데 중요한 역할을 한다고 생각한다.3) 미숙한 실험방식으로 인한 결과라고 생각한다.0.033M NaOH로 사용했을 때, 실험결과는 영향을 미칠 수 있는 것인가에 대한 고찰을 생각해보았다.0.05M NaOH 표준용액을 만들려고 하였으나, 실질적으로 만든 NaOH의 농도는 0.033M이었다.이는 각 실험결과에 영향을 줄 수 있다고 생각한다.적정의 정확성과 적합성에 영향을 줄 수 있는데, 일반적으로 적정할 때, 적정용액의 몰농도가 샘플의 농도와 유사하거나 높은 것이 좋다. 그렇지만 0.033M NaOH용액으로 적정했기에 문제가 발생했을 것이라 생각한다.

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[A+] 생화학실험_비타민 C 정량 분석

[생화학실험]보고서비타민C 정량 분석실험날짜학과학번이름실험조1. 실험제목비타민C 정량분석2. 실험목적1) 비타민C 정량분석 방법을 이해하고 활용할 수 있다.2) 비타민C에 대한 이해도를 높일 수 있다.3. 원리Vitamin C비타민 C는 Ascorbic acid이고 수용성 비타민이며, 환원제 역할하는 강한 항산화제이다.활성산소와 free radical을 제거하여 세포를 보호한다. 또한 콜라겐 형성에 필수적인 역할을 하고, 피부, 혈관, 뼈등을 건강하게 유지하는데 필요하다. 더불어 면역 체계를 강화하여 감염으로부터 신체를 보호하는 역할을 한다.만약 비타민c의 결핍이 있을 경우, 괴혈병을 일으킬 수 있고, 과다섭취할 경우 위장 장애를 일으킬 수 있다.Ascorcbic acid은 쉽게 탈수소되어서 dehydroascorbic acid으로 산화된다. 산화/환원 특성은 비타민 c가 항산화제로 작용하는 원리이다. 공기, 열, 빛에 의해 쉽게 분해가 되고, 알칼리 조건에서는 불안정하며, 중성이나 약산성 조건에서 더 안정적이다는 특징을 가진다. 물에 잘 녹지만, 지방에서는 녹지 않는다는 특징이 있다.요오드산 적정 원리요오드-전분 복합체의 색변화를 이용하여 적정의 종말점을 확인하는 것이다.요오드는 요오드화 칼륨과 반응해서 요오드화이온을 형성한다.요오드와 요오드화 칼륨의 반응은I _{2} +KI rarrow KI _{3} 이다.전분은 요오드와 반응해서 청남색 복합체를 형성한다. 이는 적정과정에서 종말점을 시각적으로 확인하는데 사용된다. 요오드산 칼륨 용액을 사용해서 샘플 속의 아스코르브산을 산화시키는데, 아스코르브산이 모두 산화되면, 더 이상의 요오드산 칼륨은 요오드로 존재하게 되기 때문에 전분과 반응해서 청남색을 띈다.Ascorbic acid의 정량분석 방법에는 다음과 같은 방법들이 있다.1. 적정법(Titration Method)1) Iodometric Titration: 비타민 C는 강력한 환원제로서 요오드를 환원시켜서 요오드화 칼륨으로 전환시킨다. 이 반응을 이용해서 비 C는 특정 파장의 빛을 흡수하며, 흡광도는 비타민 c의 농도와 직접적으로 관련이 있다.Beer-Lambert법칙에 따라 흡광도 A는 농도 C와 광로 길이 l, 그리고 몰흡광 계수 E에 비례한다.이 실험방법의 장점은 간단하고 빠른 방법이고, 소량의 시료로도 측정이 가능하다는 것이다. 그러나 색소나 다른 물질의 간섭 가능성이 있고, 정밀한 장비가 필요로 한다.3. HPLC (High-Performance Liquid Chromatography)HPLC는 시료를 이동상과 함께 고정상이 채워진 칼럼을 통해서 플려보내면서 각 성분을 분리하는 방법이다. 비타민 C는 UV검출기를 통해서 감지되고, 검출된 신호를 분석해서 농도를 계산하면 된다.표준 용액을 준비할 때, 비타민 C 용액들이 다양한 농도로 준비해서 실험을 하고, 여과를 한다. C18 역상 칼럼을 주로 사용하고, 일반적으로 Methanol 혼합물을 사용하는 것이 특징이다. 비타민 C는 일반적으로 254nm 이나 280nm에서 흡수되므로 UV검출기의 파장을 맞춰서 측정하면 된다.이 실험의 장점은 높은 정확성과 신뢰성을 기반으로 실험이 진행될 수 있으며, 다양한 시료에서 비타민 C를 정량할 수 있다. 또한 복잡한 메트릭스에서도 비타민 C를 분리해서 분석이 가능하다는 특징이 있다. 그러나 HPLC기기는 고가의 장비고, 숙련된 기술자가 해야 정확한 실험 결과를 얻을 수 있다는 단점이 있다.4. Electrochemical MethodAscorbic acid의 전기화학적 특성을 이용해서 농도를 측정하는 방법으로 높은 감도와 선택성을 제공해서 간단한 기기를 이용하여 신속하게 분석할 수 있다는 장점이 있다.비타민 C는 쉽게 산화되기 때문에 전기화학적 분석에 적합하다. 전극 표면에서 산화되어 dehydroascorbic acid으로 변화되는데 이 과정에서 전자가 방출된다. 방출된 전자의 양을 측정해서 농도를 계산할 수 있다.이 실험방법은 높은 감도와 선택성을 가지고 있고, 신속한 분석이 가능하다는 특징을 가지고 있다. 그러나 나 형광물질의 광퇴색 가능성이 있고, 형광 유도제가 필요해서 추가 시약이 필요하다. 비타민 C의 농도를 매우 낮은 수준까지도 정밀하게 측정할 수 있는 방법이라는 것이 주된 특징이다.6. Hydrazine비색법시료를 metaphosphoric acid 용액으로 추출해서 일정 용액으로 하고 환원형 비타민 C의 모두를 2,6-dichlorophenol indophenol(DNP)로 산화시켜서 산화형 비타민 C로 만들고 여기에 2,4-dinitrophenylhydrazine(DNP) 용액을 가하여 적색의 Osazone을 생성한다. Osazone에 황산용액을 가하여 탈수시키면 등적색의 무수물, 즉 bis-1,4-dinitrophenyl hydrazine으로 변환되어 고농도의 황산 용액중에서 안정된 정색반응을 나타나게 된다. 이 시료를 파장 520nm에서 흡광도를 측정하여 표준 AA의 정색과 비교해서 총 비타민 C의 함량을 계산한다. 별도로 일정량의 시료로부터 DCP(Dichlorophenol indophenol)로 산화하지 않고 원래 시료용액중에 존ㄴ재하는 DAA만을 측정한다.4. 실험기구 및 시약실험 기구: 뷰렛, 깔대기, 비커, 부피플라스크, 스파츌라, 마그네틱바시료: 요오드, KI, DW, 비타 500, DCP, 인산완충용액, 아스코르브산 용액, 옥살산5. 실험 방법실험1: 아이오딘을 이용한 적정1) 요오드 0.15g을 Kl용액 3g에 넣고 소량의 증류수로 녹인다.(100ml 비커 이용)2) 1번 용액을 250ml 부피플라스크에 넣고 증류수로 헹구어가며 녹인다.(*표선까지 채우지말 것)3) 증류수로 250ml 표선까지 채운다.4) 샘플 20ml를 100ml 부피플라스크에 넣고 표션까지 증류수를 채운다.5) 묽힌 샘플 용액 20ml를 100ml 삼각플라스크에 넣고 1% 녹말 용액 10방울을 넣는다.6) KlO3 용액을 뷰렛에 옮긴다.7) 적정한다.(청남색을 20초정도 유지하면 적정을 멈추고 뷰렛의 눈금을 읽는다.)실험2: AOAC 비타민 C 측정(산화환원 반응)1)한 KIO3 몰농도는 다음과 같다.{0.15g} over {214.001g/mol} =0.000697`mol APPROX 0.0007`mol##{0.0007`mol} over {0.017L} =0.0412M비타민 C의 몰수는 요오드와 1:1반응하기 때문에 0.0007 mol임을 알 수 있다.비타민 C의 질량을 계산하면 다음과 같다.비타민 C의 질량(g) = 비타민C의 몰수 비타민 × C의 몰질량(g/mol)비타민 C의 질량(g) = 0.0007 mol × 176.12 g/mol = 0.1227g비타민`C의`농도(%)`=`( {비타민`C의`질량(g)} over {샘플`용액의`부피(ml)} )` TIMES 100##비타민`C의`농도(%)`=`( {0.1227g} over {20ml} )` TIMES 100`=`0.6135%즉, 아이오딘을 이용한 적정실험에서의 비타민 C의 양은 0.6135%인 것으로 확인하였다.실험2: AOAC 비타민 C 측정 산화환원 반응 실험DCP 용액의 1ml에 대응하는 아스코르브산의 mg는 0.5mg이었다. 35ml의 DCP 용액이 소비되었다.샘플에`포함된`비타민`C의`양`=`35ml` TIMES `0.5`mg/ml=17.5mgDCP 용액 1ml에 해당하는 아스코르브산의mg= {아스코르브산``1mg} over {DCP`용액`2ml} =0.5`mg/ml즉, DCP 용액 1ml에 아스코르브산 0.5mg이 반응한다.샘플의 비타민 C농도 계산하면 다음과 같다.희석된 샘플을 DCP로 적정했을 때, 35ml의 DCP 용액이 사용되었으므로, 반응한 아스코르브산의 총량은35ml x 0.5mg/ml= 17.5 mg이다.희석된 샘플 5ml에 포함된 비타민 C의 양이 17.5mg으로, 원래 샘플 20ml에 포함된 비타민 C의 양을 나타내게 된다.즉, 샘플의 총 부피 20ml를 기준으로 비타민 C의 농도를 백분율로 계산하면비타민`C농도(%)`=` {17.5mg} over {20ml} TIMES 100`=`87.5%따라서 AOAC 비타민 C 측정에서는 시료의 비타적정과정에서 정확한 종말점을 찾지 못한 채 과대 적정이 이루어져서 발생했을 것이라고 생각했다. 적정을 할 때, 색변화가 한번에 바뀌게 되어, 당량점을 제대로 확인을 하지 못하여 과대 적정이 이루어졌을 것이라고 생각한다.눈금실린더를 이용하여 시료를 준비하고 희석하는 과정에서 피펫을 이용하지 않고 했기에 정확한 부피를 측정하지 못했던 것 같다. 눈금실린더 뿐만 아니라 피펫을 이용해서 실험을 한다면 보다 정확한 부피를 측정할 수 있을 것이며 실험결과 오차범위를 줄일 수 있을 것이라고 생각한다.실험2: AOAC 비타민 C 측정 산화환원 반응 실험아스코르브산의 총량은 8.5mg였고, 원래 샘플 5ml에 8.5mg의 비타민 C가 포함되어 있기에, 총 비타민 C의 양은 다음과 같다.총비타민`C의`양`=`17.5mg` TIMES {20ml} over {5ml} =70mg기준표에서는 100ml당 500mg의 비타민 C가 포함되어 있다고 했는데, 실험결과로 계산된 원래 샘플 20ml이 비타민 C 총량은 70mg인데, 100ml 기준으로 바꿔서 계산하면 다음과 같다.100ml`당`비타민`C의`양`=` {70mg} over {20ml} TIMES 100ml`=350mg기준값이었던 100ml 당 500mg 비타민이 실험결과에서는 100ml당 350mg의 양이 확인되었음을 알 수 있었다.차이 값이 150mg정도 차이남을 확인할 수 있다.150mg이 차이가 난 이유에 대해 생각해보았다.원래 샘플을 100ml로 희석하고, 다시 5ml를 50ml로 희석하는 과정에서 정확한 부피 측정이 이루어지지 않았을 수도 있다는 생각을 하게 되었다. 눈금실린더로 정량을 하였지만 피펫으로 하지 않아서 오차범위가 생겼을 가능성이 있다고 생각했다. 피펫으로 정확하게 정량해서 실험하면 오차범위를 줄일 수 있을 것이라고 생각한다.적정할 때, 색변화의 판단이 개인적으로 판단했기에 과다 혹은 적게 적정을 해서 오차범위가 발생했을 것이라 생각하였다. 색변화가 미미하여 긴가민가한 상황이었기에, 적정을 중간에 멈춰서 오차.

자연과학| 2025.02.20| 7페이지| 3,000원| 조회(195)

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