우유 20ml + 증류수 20ml +1M-HCl 5ml5. 실험방법10분 방치2M-NaOH 2ml (pH4→casein 침전)Filter유리솜 + 음이온 교환수지 약 3g증류수를 여러번 흘러내린다수지 위로 증류수 0.5ml 유지거른액 붓고 2~3ml/min 속도로 흘려보낸다flask에 거른액을 받는다증류수를 몇번 흘러내린다100ml 표시선까지 증류수를 채운다용리액 50ml + pH10 완충용액 10mlMg-EDTA 3ml + EBT 지시약 3~4방울용리액 50ml + 2M-NaOH + pH12 확인calcon지시약0.01M-EDTA적정종말점 : 붉은색→청색0.01M-EDTA로적정종말점 : 붉은색→청색1. 날짜 : 2008년 9월 11일 목요일2. 제목 : 우유속의 Ca 및 Mg 정량3. 목적 : 우유시료에 염산을 가하여 카세인을 침전시켜 제거하고 우유 속의 인산 이온을음이온 교환수지로 제거한 후 EDTA적정액으로 적정하여 칼슘과 마그네슘을 정량 한다.4. 이론1) 킬레이트 적정법(Chelatometry)- 킬레이트 시약을 사용하여 금속이온을 정량하는 적정법이다.금속이온을 함유한 용액에 금속이온과 반응하여 변색하는 지시약을 넣어 정색시킨 다음 킬레이트 표준용액으로 적정한다. 킬레이트 적정에는 킬레이트 시약, 완충액, 금속지시약 등이 필요하다.2) 킬레이트 적정의 원리①킬레이트 적정법에서 주로 사용되는 킬레이트 시약은 EDTA(ethylene diamine tetraacetic acid)이고 다음 구조인 4염기성산이다.[ EDTA의 구조 ]Y4- + M2+ ⇔ MY2-②EDTA에서 H+ 4개가 다 해리되면 나머지는 -4가인 음이온이다. 이 음이온을 Y4-으로 표시하면 EDTA는 H4Y로 나타낼 수 있다. 즉 4개의 COO-기와 2개의 N가 금속이온과 결합해서 금속이온을 EDTA 분자가 상하좌우로 둘러싸인 상태가 된다. EDTA이온( Y4-)과 금속이온(편의상 2개의 금속이온 M2+으로 표시함)과 결합해서 EDTA 킬레이트를 생성하는 과정을 반응식으로 표시하면 다음과 같다.[ 금속 EDTA 킬레이트 구조 ]3) EDTA 착물 생성과 안정도MYn-4 + 2H+ = Mn+ + H2Y2-①EDTA 이온 Y4-은 알칼리 금속을 제외한 거의 모든 금속이온과 1:1 로 반응하여 안정한 착물을 만든다. 또 EDTA 이온의 6개의 배위 전자쌍은 각각 중심 금속원자와 결합하여 한 평면에 존재하는 5원자로 구성된 고리를 만들어서 더 안정도가 증가한다. EDTA착물은 중성 또는 염기성 용액에서 안정도가 높고 산성용액에서 다음과 같이 Y4-이온의 일부가 수소이온과 반응하기 때문에 EDTA 킬레이트가 분해하는 경향이 커진다.②중성 또는 염기성에서는 주로 H2Y2-와 HY3- 같은 화학종이 많이 존재하고 이들이 금속이온과 반응하면 다음과 같이 수소이온을 내놓게 된다.Mn+ + H2Y2- = MYn-4 + 2H+Mn+ + HY3 - = MYn-4 + H+③위의 관계에 따르면 중성 또는 염기성에서 금속이온을 EDTA로서 적정하면 용액의 pH는 감소하고 킬레이트 생성반응은 중지되거나 또는 반응이 역행하게 된다. 또한 착이온의 안정도가 작은 금속이온의 경우에는 pH를 10정도로 유지하는데 이때는 금속이온의 수산화물 또는 염기성 상화물이 되어 침전한다. 이러한 침전반응을 막는 동시에 pH를 염기성으로 유지하기 위하여 NH4OH-NH4Cl 완충용액을 사용한다. 이때 생기는 이들 금속의 암모니아 착물은 이들 금속의 EDTA 착물보다 안정도가 낮고 EDTA의 킬레이트 생성반응을 방해하지 않는다.5)반응식반응식은 다음과 같다.Ca2+ + H2Y2- → CaY2- + 2H+Mg2+ + H2Y2- → MgY2- + 2H+이 반응에서 보면 금속이온과 EDTA가 반응하여 수소이온이 발생하여 pH가 낮아지게 되므로 실험시 완충용액을 사용한다.4) EDTA의 특징① 거의 전부가 2가 이상의 금속이온과 안정도가 높은 킬레이트 화합물을 생성하는 점에서 응용범위가 넓은 킬레이트 적적용 시약이다.② 금속이온과 EDTA의 결합비는 항상 1:1 이다.(1:1 몰비)③ 생성된 EDTA 킬레이트는 수용성이고 대부분 무색이다.5) 금속지시약 (Metal indicator)①금속지시약은 유기 색소의 성질이 있는 여러자리 리간드로서 금속이온과 킬레이트 화합물을 형성하여 특이한 색깔을 띠며, 금속이온으로부터 유리되었을 떄는 금속지시약 본래의 색깔로 돌아오게 된다.M + f → M-f금속을 M 이라 하고, 금속지시약을 f라 하면 다음과 같은 반응이 된다.M-f + EDTA → M-EDTA + f이것을 EDTA 등의 킬레이트 표준용액으로 적정하면 당량점에서는 금속지시약 f가 유리되어 그 자신의 고유한 색깔로 돌아온다.H2In-(붉은색) ↔ H+ + HIn2-(푸른색) pK2 =6.3HIn2- (푸른색) ↔ H+ + In3- (주황색) pK3 =11.55②EBT지시약 : 가장 많이 쓰이는 지시약으로 다음과 같은 구조를 가지며, 삼염기산이기 때문에 H3In과 같이 표현할 수 있다.[ EBT지시약의 구조 ]pH 6 이하에서는 붉은색을 띠고, pH 7과 11 사이에는 주로 푸른색을, 그리고 pH 12 이상에서는 주황색을 띤다. 그러므로 이 지시약은 pH 6.5 이하와 12 이상에서는 지시약의 색과 그 금속착물의 색이 비슷하므로 지시약으로 사용할 수 없다. 하지만 pH 7과 11사이에서는 금속이온과 1:1의 안정한 착물을 만들며 붉은 색을 띤다.반응액에 먼저 EBT 지시약을 가하면 반응액 중의 금속과 반응하여 지시약의 색은 붉은색을 나타내지만, EDTA 표준용액을 적가하면 Ca, Mg 등의 금속은 EBT보다 EDTA와 킬레이트 화합물을 만들기 쉬우므로 EBT에 결합되었던 금속은 EDTA와 결합하여 금속지시약이 유리되기 때문에 반응종점에서 용액의 색은 EBT 지시약 자체의 색인 푸른색으로 변화하게 된다.③calcon 지시약EBT지시약을 이용하여 칼슘을 정량하면 다소의 오차가 발생한다. 그러나 칼콘 지시약을 쓰면 좋은 결과를 얻을 수 있다. Mg과 Ca의 혼합용액에 염기를 가하여 pH를 12.5 정도로 하면 Mg만 수산화물로 침전된다. 이것을 칼콘 지시약으로 하여 EDTA로 적정하면 Ca 만정량할 수 있다.④Murexide 지시약calcon지시약 대신 사용해도 되지만 다소 종말점이 분명치 않다.6.기구 및 시약①기구? 100ml beaker? 거름종이 (filter paper)? 깔대기 (funnel)
