본문내용
1. 서론
1.1. 실험의 목적
실험의 목적은 산-염기 적정법의 원리를 이해하고, 직접 용액을 제조 및 활용하여 다른 용액의 농도를 측정할 수 있다는 것이다.
산과 염기는 서로 반응하면 물과 염을 생성하며 이 반응은 매우 정량적으로 진행된다. 따라서 농도를 정확히 아는 산(또는 염기)의 1차 표준용액을 만들어 염기(또는 산)의 시료용액과 반응시켜, 중화될 때 소비된 1차 표준용액의 부피를 측정하면 시료용액의 농도(2차 표준용액)를 알 수 있다. 이 2차 표준용액을 통해 다른 산 또는 염기 용액을 적정할 수 있다. 이와 같은 방법을 산-염기 적정법이라고 한다.
이 실험에서는 아레니우스와 브뢴스테드-로우리의 산과 염기 정의에 대해 이해하고, 표준용액 제조와 농도 결정 방법, 당량점과 종말점의 개념을 학습한다. 또한 실험을 통해 0.1N HCl 표준용액과 0.1N NaOH 표준용액을 제조하고 표정하며, 이를 이용해 식초 중 아세트산의 농도를 결정한다. 실험 과정과 결과에 대한 분석을 통해 산-염기 적정 기술과 그 의의를 이해할 수 있다.
1.2. 실험 방법
증류수를 이용하여 서서히 무수탄산소듐(Na2CO3)을 녹이고 500mL 메스플라스크 표선까지 채운 후 잘 섞는다. 이로써 0.1N 무수탄산소듐 표준용액을 제조한다.
이후 0.1N 염산(HCl) 표준용액 제조를 위해 진한 염산(비중 1.18, 35~37%)을 약 4.3mL 취하여 500mL 메스플라스크에 넣고 증류수로 희석하여 표선까지 채운다.
제조한 0.1N 무수탄산소듐 표준용액 50mL를 삼각플라스크에 넣고 페놀프탈레인 지시약을 가한 후, 뷰렛에 0.1N 염산 용액을 채워 적정한다. 무색이 될 때까지 적정한 염산 용액의 부피를 기록한다. 이어서 메틸오렌지 지시약을 가하고 노란색에서 오렌지색으로 변할 때까지 적정하여 그 부피를 추가로 기록한다.
마지막으로 0.1N 수산화나트륨(NaOH) 표준용액 제조를 위해 NaOH 2g을 취하여 500mL 메스플라스크에 넣고 증류수로 녹여 표선까지 채운다. 이 용액을 뷰렛에 채우고, 앞서 만든 0.1N 염산 표준용액 50mL에 페놀프탈레인 지시약을 가하여 약 30초간 지속되는 분홍색이 나타날 때까지 적정한다. 이 때 소비된 0.1N 수산화나트륨 용액의 부피를 측정한다.
1.3. 실험 기구와 시약
실험에 사용된 기구로는 전자저울, 비커(500mL, 100mL), 메스플라스크(500mL), 삼각플라스크(500mL, 250mL), 메스실린더(500mL, 10mL), 교반기, 교반자석, 깔때기, 유리봉, 세척병, 스탠드, 시약병(500mL, 고무마개), 피펫(25mL), 스포이트, 뷰렛(50mL), 전기오븐, 도가니, 도가니 집게, 데시케이터 등이다. 사용된 시약으로는 0.1N 무수 탄산 나트륨(Na2CO3), 0.1N 염화수소(HCl), 0.1N 수산화나트륨(NaOH), 메틸오렌지, 페놀프탈레인 등이 있다. 이러한 다양한 기구와 시약들은 산-염기 적정 실험을 수행하는 데 필수적이며, 정확한 실험 결과를 도출하기 위해 각 기구와 시약들의 용도와 특성을 잘 이해하고 활용해야 한다.
2. 산-염기 적정 이론
2.1. 산과 염기의 정의
산과 염기의 정의이다. 아레니우스의 정의에 따르면 산은 물에 녹아 수소 이온(H+)을 내놓는 물질이고, 염기는 물에 녹아 수산화 이온(OH-)을 내놓는 물질이다. 브뢴스테드-로우리의 정의에 따르면 산은 양성자(수소 이온)를 제공하는 물질이고, 염기는 양성자를 받아들이는 물질이다. 루이스의 정의에 따르면 산은 배위 결합 시 비공유 전자쌍을 받을 수 있는 물질이고, 염기는 비공유 전자쌍을 제공할 수 있는 물질이다. 이렇듯 산과 염기의 정의는 연구자에 따라 다양하게 발전해왔으며, 각 정의에 따라 산과 염기의 범위와 특성이 달라진다.
2.2. 표준용액과 적정
표준용액이란 정확한 농도를 알고 있는 용액이다. 표준화(표정)란 정확하게 양이 알려진 1차 표준 용액으로 적정하여 농도가 알려지지 않은 용액의 농도를 정확하게 결정하는 과정이다. 1차 표준물질은 정확한 표준용액을 만들 때 이용되는 조성을 잘 알 수 있는 안정한 물질로, 순도가 높고 정제하기 쉬우며 무게 오차가 적어 예상한 농도와 거의 동일한 농도의 용액을 만들 수 있는 물질이다. 1차 표준물질로 만든 용액이 1차 표준용액이며, 이를 표정하여 농도를 정확히 결정한 용액이 2차 표준용액이다.
적정이란 농도를 알고 있는 용액(표준용액)을 농도를 알지 못하는 용액에 가하여 반응을 완결시키는데 필요한 표준 양을 측정함으로써 미지 용액의 농도를 추정하는 방법이다. 중화 적정은 이미 알고 있는 산 또는 염기의 용액(표준용액)을 사용하여 농도를 모르는 염기 또는 산의 농도를 알아내는 방법이다.
당량점은 적정액에서 분석물질과 화학량론적으로 정확하게 반응하는데 소비된 적정액의 양을 통해 구한 이상적인 값이다. 종말점은 실험에서 실제 적정이...
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10