생활속의 산 염기 1목 차 Object Principle Procedure Reagent Apparatus Reference 21. 실험목적 산과 염기의 중화 반응을 이용해서 산이나 염기의 농도를 측정한다 . 32. 실험 원리 1. 산염기 정의 아레니우스의 정의 수용액에서 수소 이온 , 즉 H+ 를 내 놓는 물질을 산 , 수산화 이온 , OH- 를 내놓는 물질을 염기입니다 . 예를 들어 HCl ( aq ) → H + + Cl - NaOH ( aq ) → Na + + OH - 염산 ( HCl ) 의 경우 위와 같이 수용액에서 H+ 이온을 내놓기 때문에 산이 라 할 수 있고 , 수산화나트륨 ( NaOH ) 의 경우 수용액에서 OH- 이온을 내놓기 때문에 염기라고 할 수 있습니다 . 아레니우스는 염기성인 암모니아의 경우 수용액에서 아래 같은 반응을 한다고 설명했습니다 . NH 3( aq )+ H 2 0 (l) → NH 4 OH → NH 4 + + OH - 하지만 실제 암모니아 수용액에서는 이런 반응이 일어나지 않는 다고 합니다 . 실제로는 가운데 수산화암모늄을 거치지 않고 바로 암모늄이온과 수산화 이온으로 해리 되는데 , 여기서 브뢴드테드와 로우리라는 과학자는 새로운 산 염기의 정의를 내립니다 . 42. 실험 원리 (2) 브뢴스테드 - 로우리 산염기 정의 산은 수소이온을 내놓고 , 염기는 수소이온을 받는 물질이라는 것을 브뢴스테드 - 로우리 ( Brønsted -Lowry) 의 정의라고 합니다 . 브뢴스테드 - 로우리 정의를 잘 보여주는 반응식은 다음과 같습니다 . HCl+NH 3 → Cl − +NH 4 + 이 반응식에서 염산 ( HCl ) 은 산으로 , 암모니아 (NH 3 ) 는 염기로 작용한 것입니다 . 여기서 새로운 개념을 찾아낼수 있는데 , 바로 짝산 - 짝염기 관계 (conjugated acid-base) 입니다 . 위 화학반응식의 반응물질 ( 좌변 ) 에 하나의 산과 하나의 염기가 있듯이 , 생성물질 ( 우변 ) 에도 하나의 산과 하나의 염기가 있습니다 . 브뢴스테드 - 로우리의 정의에 의하면 수소이온을 내놓으면 산 , 받으면 염기인데 , 생성물질에서는 암모늄 이온이 수소이온을 내놓을 수 있으므로 산이 되고 , 염화 이온이 수소이온을 받을 수 있으므로 염기가 되는 것입니다 . 이때 , 암모이아와 암모늄이온 , 염산과 염화이온이 각각 짝산 - 짝염기 관계를 가지는 게 됩니다 . 52. 실험 원리 또 다음 두 화학반응식에서도 새로운 개념을 발견 할 수 있습니다 . HCl+H 2 O→Cl − +H 3 O + NH 3 +H 2 O→NH 4 + +OH − 위 두 화학반응식에서 물은 산 , 염기 모두의 기능을 합니다 . 위 식에서는 염기의 역할을 , 아래 식에서는 산의 역할을 하지요 . 이와 같이 때에 따라 산 , 염기 모두 될 수 있는 물질을 양쪽성 물질 (amphoteric compound ) 라고 합니다 . 대표적인 양쪽성 물질은 예를 들어 설명한 물이 있고 , 그 외에도 다양성자 산 ( 수소이온이 여러 개 붙은 산 ) 의 중간 형태인 HSO 4 − ,HCO 3 − 등이 있습니다 . 62. 실험 원리 (3) 루이스의 산염기 정의 브뢴스테드 - 로우리의 정의는 H + 즉 , 양성자가 산염기 반응의 주체라고 생각하는 것입니다 . 그런데 루이스는 무거운 양성자 대신 전자가 이동하는 것도 산염기 반응이 될 거라 생각한 것입니다 . 전자는 양성자 질량의 1800 분의 1 정도 밖에 되지 않습니다 . 어찌되었든 , 브뢴스테드 - 로우리 정의에서 수소이온을 버리고 음이온이 된 산은 루이스 정의에서 전자를 받는 물질이고 , 수소이온을 받고 양이온이 된 염기는 루이스 정의에서는 전자를 버리는 물질이 되는 것입니다 . 72. 실험 원리 8산 - 염기 적정이란 ? 9적정 뷰렛에 표준용액을 넣은 후 시료용액 중에 떨어뜨려 반응에 관하여 표준용액의 양을 측정하는일 산과염기가 완전히 중화된 상태를 “ 당량점 ” 실제 적정실험에서 산과 염기가 완전히 중화된 상태를 “ 종말점 ” 종말점에서 지시약을 사용 색깔변화를 통해 중화된 상태를 확인할수 있다 . 10당량점에서 다음과같은 식이 성립 Na * Va = Nb * Vb NV= NV Na = 산 노르말농도 Va = 산용액 부피 Nb = 염기 노르말농도 Vb = 염기용액 부피 완결점까지 소비된 산 표준용액의 부피를 측정하여 그값으로부터 시료 용액속의 염기의 양을 산출하는 방법을 중화적정법 11노르말 농도 ? 용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 g- 당량수로 나타내며 N 으로 표시 노르말 농도 = 용액의 부피 / 용질 g 당량수 ( ( 용질의 무게 / 용질의 1g 당량수 )/ (1000/ 용액의 부피 ) 당량수 ? 분자량 / H 또는 OH 수 12산 염기 적정 곡선 CH3COOH 0.1M 50mL 를 0.1M NaOH 로 적정할 때 133. 실험 과정 실험 A. 식초분석 1. 시판되고 있는 식초 10.00ml 를 피펫으로 정확히 취해서 250ml 삼각 플라스크에 넣고 무게를 잰다 . 2. 약 40ml 의 증류수를 넣은 다음에 페놀프탈레인에 지시약 2-3 방울을 넣는다 . 3. 뷰렛에 0.5M 수산화 나트륨 표준 용액을 넣고 적정한다 . 페놀프탈레인의 분홍색이 나타나기 시작하면 수산화나트륨 용액을 조금씩 넣어주면서 용액을 잘 저어준다 . 분홍색이 30 초 이상 지속된 후 없어지면 수산화나트륨 한 방울을 더 넣어주고 종말점으로 간주한다 . 143. 실험 과정 실험 B. 아스피린 분석 아스피린 알약 4-5 알을 막자사발에 갈은 다음에 약 2g 을 0.001g 까지 정확하게 달아서 250ml 삼각 플라스크에 넣는다 . 약 50ml 의 증류수를 넣고 아스피린이 완전히 녹도록 흔들어 준다 페놀프탈레인 지시약 2-3 방울을 넣고 0.5M 수산화 나트륨 표준 용액으로 적정한다 . 153. 실험 과정 실험 C. 제산제 분석 시판되는 제산제를 막자사발에 갈은 다음 약 1g 을 0.001g 까지 정확하게 측정하여 250ml 삼각플라스크에 넣는다 . 0.5M HCl 표준 용액 40ml 를 피펫으로 정확하게 측정해서 넣고 , 가열판을 이용해서 천천히 가열한다 . 용액이 끓어서 튀어나가지 않도록 주의한다 . 제산제가 완전히 녹은 후에 가열한 용액을 실온으로 식히고 페놀프탈레인 2-3 방울을 넣는다 . 0.5M NaOH 표준 용액으로 적정한다 . 164. 시약 및 기구 실험기구 250ml 삼각 플라스크 25ml 뷰렛 스탠드와 뷰렛 클램프 화학저울 pH 미터 막자사발 가열판과 자석젓게 174. 시약 및 기구 시약 식용 식초 (vinegar) 아스피린 정제 (aspirin tablet) 식용 소다 또는 제산제 (baking powder of antacid) 0.5M NaOH 표준 용액 0.5M HCl 표준 용액 페놀프탈레인 지시약 187. 참고문헌 박용 / 화학 대사전 6 권 / 화학 아카데미클럽 / 2001/62-69 줌달 / 줌달의 일반화학 / 사이플러스 /2011/170-178 이정일 / 화학용어사전 / 일진사 /2006/122-126 대한화학회 / 표준 일반화학실험 7 판 / 천문각 /2011/62-70 19{nameOfApplication=Show}
