Title : 염화물의 침전법 부피분석 : Fajans법Date : 2005년 10월 11일 온도 : 25℃Co-worker : 이빛나라 송현혜Principle : 침전반응을 이용하여 종말점까지 적정 소비량을 구하여 정량하는 원리와 흡착지시약에 대한 이해를 실험 목적으로 한다.Cl-, Br-, I-, SCN-, Fe(CN)64-, 등의 화학종을 AgNO3 표준용액으로 적정한다 fluorescein, dichlorofluorescein, eosin, bromphenolblue 같은 흡착지시약(adsorption indicator)이 +로 대전된 침전입자 표면에 흡착되어 -로 대전하여 전기적 이중층을 형성하면서 착색되는 지점을 종말점으로 한다.dichlorofluorescein (greenish yellow)ㅣCl- + Ag+ = AgCl(white ppt) → (pink ppt)Cl-Ag+ AgCl l Cl- l Ag+ l Ind-electric double layerInstrument & Reagent1) Sodium Chloride ; NaCl, F.W=58.443g/mol, Extra pure reagent.99.5%등축정계에 속하는 무색 결정으로, 결정 속에서 결합간격 2.82瓠, 녹는점 800.4℃, 끓는점1,400℃, 비중 2.16(20 ℃), 굴절률 1.5443이다. 녹는점 이상에서는 휘발성이 높고, 기체가 되면 NaCl 분자가 존재한다. 보통 마그네슘 등의 염류를 함유하며 조해성이 있다. 100g의 물에 0℃에서 35.7g, 100℃에서 39.8g 녹는다. 알코올에는 잘 녹지 않으며, 포화용액은 0℃ 이하에서 무색 단사정계의 이수화물 NaCl․2H2O를 생성하며, －21.3℃에서 함빙정(含氷晶)을 만든다. 이것을 이용하여, 염화나트륨과 분쇄한 얼음을 섞음으로써 －21℃의 냉각제를 만들기도 한다.2) Dextrin ; (C6H10O5)․xH2O, Chemical pure녹말을 산․열․효소 등으로 가수분해시킬 때 녹말에서 말토오스에 이르는 중간단계에서용 시약, 도자기의 착색, 상아 등의 부식제로서 사용된다. 또, 의약품으로서는 농도에 따라 부식․소독․살균․수렴의 작용을 보이며, 묽은 용액을 피부나 점막에 도포하여 사용한다. 보존할 때는 마개를 단단히 하여 어두운 곳에 둔다. 극약으로 치사량 10 g이다.4) 2',7'- dichlorofluorescein5) 95% ethanol ; CH3CH2OH, F.W=46.07g/mol6) deionized water용해되어 있는 이온을 모두 제거한 물. 탈이온이란 공업용수․음료수 등으로 이용할 목적으로 수중의 무기염류를 제거한 순수한 물에 가까운 고품위의 물을 얻는 조작을 가리킨다. 보통 이온교환수지가 사용되며, 수소형 강한 산성 양이온교환수지와 수산형 약한 염기성 음이온교환수지를 병용해서 만든다. 이것에 의해 천연수에 포함된 나트륨․칼슘 등 양이온과, 염소이온․황산이온 등 음이온이 제거된다. 그리고 탈이온수를 증류수와 같은 목적으로 사용하기도 한다7) buret(50mL) with stopcock8) conical flask9) volumetric flask(brown 500mL)10) pipet, filler11) magnetic stirrer, & magnetic bar12) chemical balance13) brush, 100g weight, pincette14) spoid, wash bottle, 약수저,15) stand, holder16) white paper17) thermometer, hydrometerProcedure1)시료용액 조제 : NaCl을 110℃ 1시간 건조하여 desiccator속에서 실온이 될때까지 방냉한다.탈이온수를 250mL중에 NaCl 0.0500g과 dextrin 0.0500g을 용해한다. 이 때, dextrin의 사용목적은 AgCl 침전의 엉김방지에 있다2) 지시약 조제 : dichlorofluorescein 0.01g을 ethanol 7.5mL 와 탈이온수 2.5mL 혼합용액에 녹인다. 1mg/mL.3) 0.05N AgNl equivalence pointCl- 1mole 당 Ag+ 1mole 이 소비된다.(Cl- mole 수 = Ag+ mole 수)(0.0500 L)( 3.630 x 10¯³ mol Cl-/L) = (Ve)(0.0498 mol Ag+/L)∴ Ve = 3.644 x 10¯³Ksp AgCl = 1.8×10-10[Ag+][Cl-] = [Ag+]2 = Ksp∴ Ag+ = 1.342×10-5 M(6) Titration curve of NaCl with 0.0498N AgNO3Volume of AgNO3 added(mL)[Cl-][Ag+]p[Ag+]00.00364400.5000.00289200.00000006227.2061.0000.00236600.00000007617.1191.5000.00185000.00000009737.0122.0000.00134300.00000013406.8732.5000.00084670.00000021266.6723.0000.00035940.00000050086.300Equivalence point > 3.57000.00001342004.8723.7000.00011870003.926End point > 3.8000.00021320003.6714.0000.00058800003.2314.5000.00104900002.9795.0000.00150100002.8246.0000.00238100002.623Discussion이번 실험은 Cl-의 화학종을 AgNO3 표준용액으로 적정(titration)할 때 일어나는 침전반응을 이용하여, 종말점까지의 적정소비량을 구하여 정량하는 원리를 알아보는 실험이었다.위의 결과를 살펴보자. 우선, 이 실험은 3.644 x 10¯³M NaCl 시료용액을 0.0498M AgNO3 표준용액으로 적정한 것이다. 이 때, 생성되는 AgCl의 Ksp 값은 1.8×10-10으로 용해도가 매우 작아서 침전생성물이 된다. 이 반응에 있어서의 당량점(equivalence point)는 3.570mL이고, 종말점(end point)은 평균적기울기 지점이며, 따라서 변곡점이다. 또한, 종말점(end point)은 3.8mL에서 관찰되었다. 바로 이 종말점에서 용액의 색깔이 뿌옇 흰색으로부터 핑크색으로 변하는 것을 관찰하였다. 적정곡선은 Cl-의 농도가 줄어드는 것과 동시에 Ag+의 농도가 증가함에 따라서 7.012의 중성에서 시작하여 점점 낮은 p[Ag+] 값으로 진행되는 것을 볼 수 있다.좀 더 정확한 당량점을 얻기 위해서는 p[Ag+]의 변화폭을 크게하면 된다. 이를 위해서는 반응물질인 Cl-의 농도를 좀 더 진하게하거나, 또는 용해도가 더 작은 침전물을 생성하게끔 반응을 시키는 방법이 있다. Cl-의 농도를 진하게하면 p[Ag+]의 변화폭이 커지므로 오차가 줄어든다. 또, 용해도가 작은것이 변화가 크다. Ksp 값이 작을수록 용해도가 작다. 즉, 어떤 적정반응에 대한 평형상수가 클수록, 당량점 부근에서의 농도변화가 더 뚜렷하다. 그러므로, 난용성인 침전일수록, 적정곡선이 가장 급격하게 변화한다.이번 실험에 있어서 가장 중요한 주의점은 바로 AgNO3를 brown volumetric flask에 보관하는 것이었다. 이것은 AgNO3가 빛으로부터 광분해를 일으키기 때문에 일사광선으로부터 피하기 위한 것이다. 순수한 AgNO3는 빛으로부터 반응을 일으키지 않는다고 한다. 그러나 우리가 실험에서 사용한 AgNO3 수용액은 광분해를 일으키기 때문에, 적정과정에서도 일사광선을 피하여 신속하고 정확하게 실험을 해야한다. 또한, 이것은 단백질 응고작용으로 피부를 부식시키기 때문에 실험시 유의해야 한다. 실험 과정 중에 손에 AgNO3 가 묻어서 손 등에 갈색반점이 생겼었다. 특히, 손톱에 생긴 자국을 보며, 단백질 응고 작용이 있어서 피부를 부식시켰구나~라고 생각하면서, 다음부터는 반드시 장갑을 끼고 실험을 해야겠다고 생각했다.마지막으로 실험 첫 과정에서 정확한 시료의 무게를 칭량하기 위해서 electric balance를 calibration 하였다. 첫 실험시간에 배웠던 것을 다시 한번 해보면서 정확히alide가 적다.) 그러나 eosin은 Cl- 이온보다 AgCl에 대한 친화력이 강하므로 AgCl에는 쓰이지 않는다. Eosin은 양전하로 되기 이전에 AgCl 결정과 결합한다.모든 은법적정 특히 흡착지시약법에서는 강한(창문을 통한 일광같은) 광선은 피해야만 한다. 광선은 은염의 분해를 일으키고, 흡착지시약은 특히 광선에 예민하다.♠ Precipitation reaction불용성 생성물을 만드는 상호교환반응은 침전반응(precipitation reaction)으로 알려져 있다. 침전(precipitate)이란 용액에서 일어나는 반응에서 생성한 불용성 고체이다. 예를 들어 아이오딘화포타슘(KI) 용액과 질산납[Pb(NO3)2] 용액 사이에 일어나는 반응을 생각해보자. 두 용액을 섞으면 노란색의 침전이 생긴다. 이 침전이 아이오딘화납(PbI2)이고, 이것은 물에대한 용해도가 아주 적은 염이다.물질의 용해도(solubility)란 주어진 양의 용매에 녹을 수 있는 물질의 양을 말한다. 25℃의 1L에 PbI2 는 1.2×10-3 mol 만 녹는다. 용해도를 설명할 때 0.01 mol/L 이하의 용해도를 갖는 물질은 불용성(insoluble)이라고 한다. 이런 경우에 고체 내에 반대전하를 띤 이온들 사이의 인력은 너무 커서 물분자들이 그 이온들을 상당한 거리로 분리할 수 없다. 그래서 이 물질은 대부분 녹지 않은 채 남아 있다.♠ Buret뷰렛(buret)은 정확히 구멍을 뚫은 유리관으로서, 유출액체의 부피를 잴 수 있는 눈금이 매겨져 있다. 이것은 뷰렛으로부터 액체를 방출시키기 전후의 높이를 읽는다. 전형적인 뷰렛은 테프론 마개꼭지(Teflon stopcocks)가 달려 있다. 느슨하게 막은 뚜껑(cap)은 더러워지거나 수증기가 들어가는 것을 방지한다. A급 뷰렛의 눈금을 공차(tolerance)에 맞추어 검정한다.뷰렛속의 액체의 높이를 읽을 때, 액체의 맨 위쪽과 눈이 수평이 되도록하는 것이 중요하다. 이것은 액체의 위치를 읽는데 관계되는 시차(parallax)l
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