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리포트| 2021.03.30| 30페이지| 3,000원| 조회(220)

생화학, 활성산소, UV, 항산화, SOD, 매커니즘, Drug Delivery System, 항노화, liposome

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분석화학실험 - Karl Fischer Titration

1. 실험목적식품 및 시료의 수분측정을 통해 고형분 함량, 품질지표, 저장안정성의 척도로 이용한다.2. 실험이론1) Karl Fischer Titration(1) 수분측정법① Karl Fischer에 의해 개발된 수분 정량법으로 메탄올 등의 알코올 및 피리딘 등 유기 염기의 존재 하에서 물이 아이오딘 및 이산화황과 정량적으로 반응하는 것을 이용하여 수분을 측정하는 방법이다.② 화학반응을 기초로 하여 기체, 액체 및 고체 시료 중의 수분 함량만을 선택적으로 측정함으로써 시료 중 휘발 성분에 의해 수분량이 높게 나타나는 것을 방지한다.③ ppm 단위에서 100% 에 이르기까지 전범위에 걸쳐 정밀하게 수분측정이 가능하다.(2) 반응식(3) 용량적정법 : 반응에 필요한 아이오딘을 수분측정용 시액에 녹이고 검체 중의 물과 반응하여 소비된 아이오딘의 적정량으로부터 수분을 측정하는 방법 (직접 적정, 역적정). 적정하는 동안 뷰렛에 의해 아이오딘이 첨가되며, 주요 구성 요소가 물인 샘플에 적합하다 (100ppm ~ 100%)(4) 전량적정법 : 아이오딘화물 이온을 함유한 수분측정용 시액을 전해하여 아이오딘을 발생시킨 후 아이오딘이 정량적으로 물과 반응하는 것을 이용하여 전해에 소비된 전기량으로부터 수분을 측정하는 방법. 적정하는 동안 전기 화학적으로 아이오딘이 생성되고, 미량의 물이 있는 샘플에 적합하다. (1 ppm ~ 5%)2) Karl Fischer Titration 수분측정 원리(1) 전량적정법 (Coulometric Titration)시료의 오일 및 지방 함량이 높고 물 함량이 낮은 경우 전량적정법을 사용하며 전량적정법에서 물은 Karl Fischer 반응을 위한 다음과 같은 표준 반응식에 기초한다.half – reaction에 따라 아이오딘이 양극 산화에 의해 전기화학적으로 생성된다.아이오딘 생성은 적정 셀에 포함된 발전기(generator) 전극에서 발생한다. 이는 측정 전극인 더블 핀 백금 전극에 가깝고 측정 전극은 적정하는 동안 voltammetry(전압전 완료된다.① 양극 반응 : 양극에서 아이오딘은 전기화학적 산화에 의해 아이오딘화물로부터 생성된다. 음의 아이오딘화 이온은 양극에서 전자를 방출하고 아이오딘을 형성하며 물과 반응한다.② 음극 반응 : 음극에서 양의 수소 이온은 수소로 환원되고 이 때 수소 생산을 촉진하기 위해 암모늄염이 음극 액에 첨가된다.전량적정법에서 적정되는 물의 양은 아이오딘 생성에 사용된 쿨롱 ( C ) 에서 주어진 전류의 양에 의해 결정된다. ( 1C = 1 A x 1 s ) . 전자 한 개의 전하량은 1.602 X 10 -19 C 이다. 그러므로 전자 1 몰은 (1.602 X 10 -19 C )(6.022 X 10 23 /mol) = 9.649 X 10 4 C/mol 의 전하를 가진다. 이 값을 패러데이 상수라 한다. Karl Fischer 반응에서 두 개의 아이오딘화 이온은 아이오딘 분자인 I2 로 산화되어 양극에서 두 개의 전자를 방출한 뒤 물과 반응한다. 따라서 물 1몰에 대해 2 x 9.649 X 10 4 C/mol 이 필요하고 물의 몰 질량이 18.015 g/mol 이므로, 물 1mg 은 10.712C 전류 소비량에 해당된다.3) Karl Fischer 반응 조건반응을 정확하게 진행하기 위해 만족시켜야 하는 기본 조건은 시료에 적합한 용제를 선택하는 것과 pH를 Karl Fischer 반응에 적합한 범위인 5.5~8로 유지해야 하는 것이다.(1) 용제흔히 메탄올을 용제로 사용하는데, 메탄올은 대부분의 시료를 쉽게 녹이고 종말점의 신뢰도가 높은 편이다. 메탄올은 간혹 다른 용제와 혼합하기도 하는데, 이 경우 메탄올을 적어도 25% 이상의 용량비로 유지해야 한다.(2) pH 조건Karl Fischer 적정의 최적 pH 범위는 5.5~8이며, 이 범위 안에서 신속하고 화학양론적으로 진행된다. Karl Fischer의 반응 속도는 반응 속도 상수 k 에 의해 결정되고 이는 pH에 의존한다.① pH가 5 이하일 경우 log K값은 pH가 낮아짐에 따라 선형적으로 감소하여 반응 속도가정에서 형성된 산을 중화시키는 것이 필요하고 이 목적으로 주로 피리딘을 사용한다. 그러나 피리딘은 완충액으로만 작용하기 때문에 다른 염기가 대체해도 된다.4) 수분함량 계산 방법(1) 전량적정법5) Lecithin① 글리세린 인산을 포함하고 있는 인지질의 하나로, 생체막을 구성하는 주요 성분이며 난황, 콩기름, 간, 뇌 등에 다량 존재한다.② 글리세롤의 2개의 하이드록실기가 지방산에스터가 되어 있고, 다른 1개의 하이드록실기가 인산 에스터가 되어 있으며 콜린도 인산과 에스터를 만든다. 레시타나아제(포스폴리파아제) 라는 가수분해효소에 의해 분해되며 가수분해하여 콜린,인산,글리세롤,지방산을 생성한다.③ 주로 알코올, 에테르에 용해되며 물과는 에멀션을 만든다.④ 한 쪽에는 친유성이 강한 지방산기를 가지고 있고 다른 쪽에는 친수성이 강한 인산, 콜린 부분을 가지고 있어 물과 유지의 혼합물을 안정화 시켜주는 유화제로서도 널리 사용된다.⑤ 세포 속의 수분을 조절하는 물질로 알려져 있으며 또한 세포막의 활동을 활발하게 함으로써 세포 파괴를 늦추고, 조직 활동을 자극해 뇌 활동 저하도 막아준다.⑥ 비타민 E를 비롯한 지용성 비타민의 흡수를 도와 체내 효율성을 높여 피부 노화를 막고 혈액순환을 원활히 해준다.6) Krill oil① 크릴 오일은 크릴에서 추출한 오일로, 크릴은 남극해에 서식하는 갑각류 플랑크톤의 일종을 지칭한다.② 크릴 오일의 인지질은 내장 지방과 같은 체내 해로운 기름을 녹여 이를 수분과 섞어 땀이나소변 등으로 배출 시킴으로써 콜레스테롤 수치를 낮추는데 효과가 있다고 알려져 있다.3. 실험기구 및 시약1) 실험 기구(1) Karl Fischer Titrator① 아이오딘발생용 전해조가 있는 적정플라스크, 교반기 및 정전류분극전위차적정장치로 되어 있다.② 아이오딘발생용 장치는 격막으로 격리된 양극 및 음극으로 구성되어 있는데 양극은 수분측정용 양극액 중에, 음극은 수분측정용 음극액 중에 잠겨 있다.③ 보통 두 극은 모두 백금망을 사용한다. 수분 측정용 양극액 는점 : 61.2 °C① 무색 투명한 액체이며 용매와 시약으로서 사용된다.② 휘발성이 있으며 특이한 냄새가 나고 약간 달면서 찌르는 듯한 맛이 난다.③ 에탄올이나 벤젠에는 녹지만 물에는 잘 녹지 않는다.④ 산화를 방지하기 위해 갈색 병에 넣어 마개를 꼭 닫아 차고 어두운 곳에 보존해야 한다.(3) Methanol화학식 : CH3OH분자량 : 32.04 g/mol녹는점 : -97.6 °C끓는점 : 64.7 °C① 물보다 가볍고 무색의 가연성이 있으며 극성을 띠는 액체이다.② 맛과 냄새는 에탄올과 비슷하며 알코올 중에서 가장 간단한 구조로 되어 있다.③ 다양한 화학반응에서 용매 또는 주요 출발 물질로 사용된다.4. 실험과정1) 시약 준비Chloroform : Methanol (3:1) : 50 ml 부피 플라스크에 피펫으로 Methanol 12.5 ml를 넣고 Chloroform 으로 표선까지 맞춘다.2) Sample 준비(1) Lecithin solution① 빈 50 ml 비커를 저울에 올려놓고 영점을 맞춘다.② 빈 50 ml 비커에 Chloroform : Methanol (3:1) 용액 20 ml를 넣고 용액의 무게를 잰다.③ 무게를 잰 용액에 Lecithin 0.5 g 을 넣고 흔들어 녹여준다.*(용액이 잘 녹지 않을 경우 마그네틱 바를 사용한다.)(2) Krill oilKrill oil 캡슐 두 정을 syringe를 이용하여 5 ml vial에 옮긴다.3) 측정(1) Blank 측정① Syringe 를 이용하여 Chloroform : Methanol (3:1) 용액 1 ml 를 취한 뒤 저울에 올려놓고 영점을 맞춘다.② Karl – Fischer titrator 에 주입한 뒤 Syringe 의 무게를 잰다.③ 샘플의 무게를 입력하고 수분측정을 시작한다.(2) Lecithin solution① Syringe 를 이용하여 Lecithin 용액 1 ml 를 취한 뒤 저울에 올려놓고 영점을 맞춘다.② Karl – Fischer titrator 에 주입한 뒤 Sytor 에 주입한 뒤 Syringe 의 무게를 잰다.③ 샘플의 무게를 입력하고 수분측정을 시작한다.5. 주의사항① Chloroform 과 Methanol은 기화성이 높으므로 흡입하지 않도록 주의한다. 특히 메탄올은 인체 내에 흡수 시 간에서 폼알데하이드로 변환되어 인체에 치명적이다.② 피리딘은 물에 잘 녹아 독성을 띄며 가연성이 높고 악취가 나므로 흡입하지 않도록 주의한다.③ 액체 시료는 플라스틱 주사기를 이용하여 직접 주입한다. 시료 채취 전 플라스틱 주사기는 시료로 몇 차례 세척한다.④ 고체 시료는 칭량 수저를 이용하여 적정용기에 직접 주입하거나 적절한 용매를 이용하여 용해시킨 후 주사기로 주입한다.⑤ pH 조건이 맞지 않는 경우 부반응이 일어나거나 반응 속도가 낮아지는 등 정확한 실험결과를 얻는데 방해가 될 수 있으므로 적절한 산, 염기 혹은 완충액 등을 넣어 최적 pH인 5.5 ~ 8로 맞춰준다.6. 결과처리① 전자 1 몰의 전하 : 9.649 X 10 4 C/mol② 물 1몰에 대해 필요한 전하량 2 x 9.649 X 10 4 C/mol③ 물 1mg의 전류 소비량 10.712 C④ 아래 식에 대입7. 참고문헌- Diniel C. Harris, 최신 분석화학 5th p303 ~ 318- METTLER TOLEDO, KF Guide 1- The Techniques, 2014- 식품의약품안전평가원 ,수분측정법(칼피셔법) , 2012- Honeywell Industrial & Utilities youtube, “Best practice in Karl Fischer titration” ,2017- ASTM , Standard Test Method for Water in Crude Oils by Coulometric Karl Fischer Titration , 2018- Pyridine, 네이버 두산백과 , Hyperlink "http://terms.naver.com" http://terms.naver.com- Methanol, 네이버 두산백과, Hyperlinm

자연과학| 2021.09.27| 8페이지| 2,000원| 조회(617)

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