소개글
"기초화학"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적
2. 이론적 배경
2.1. 산과 염기
2.2. 표준용액
2.3. 중화반응의 변화
3. 실험 원리
4. 실험 방법
4.1. 0.1N Na2CO3 표준용액 제조
4.2. 0.1N HCl 표준용액 제조 및 표정
4.3. 0.1N NaOH 표준용액 제조
5. 실험 시 주의사항
6. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적
실험 목적은 일차 표준물질을 이용한 산-염기 표준용액을 제조하고 이를 표정하여 미지시료의 농도를 분석하는 것이다. 이를 통해 정확한 농도의 표준용액을 만들고 미지 시료의 정량 분석을 할 수 있다.
표준용액은 농도가 정확히 알려진 용액으로, 산-염기 적정 실험에서 필수적으로 사용된다. 일차 표준물질을 이용하여 표준용액을 제조하고 이를 표정하여 농도를 정확히 알아내는 과정은 매우 중요하다. 이렇게 제조한 표준용액은 미지 시료의 농도 측정에 활용할 수 있다.
산과 염기는 수용액에서 이온화되어 H+ 또는 OH- 이온을 생성한다. 산은 수소 이온을 내놓는 물질, 염기는 수산화 이온을 내놓는 물질로 정의된다. 산-염기의 세기는 이온화 상수 Ka와 Kb로 나타낸다. 이온화 상수가 클수록 산 또는 염기의 세기가 강하다.
산-염기 표준용액 제조 시 사용되는 일차 표준물질은 순도가 높고 용액 제조 시 오차가 작은 물질이어야 한다. 대표적으로 Na2CO3, C2H2O4, KHP 등이 사용된다. 이를 이용해 제조한 표준용액은 2차 표준용액으로 불린다.
중화반응 시 산과 염기가 반응하여 염과 물이 생성된다. 이때 수소 이온과 수산화 이온이 소실되면서 용액의 pH가 변화한다. 용액의 온도, 이온의 수, 전기전도도 등이 변화하는 것도 관찰할 수 있다. 적정 과정에서는 지시약의 색 변화를 통해 중화점을 확인할 수 있다.
실험 방법은 다음과 같다. 먼저 Na2CO3 표준용액을 제조한다. 이후 HCl 표준용액을 제조하고 Na2CO3 용액으로 표정한다. 마지막으로 NaOH 표준용액을 제조하여 H2C2O4 표준용액으로 표정한다. 실험 시 주의할 점은 기구 세척, 시약 취급, 오차 최소화 등이다.
실험 과정에서 발생할 수 있는 오차를 최소화하기 위해 기구를 깨끗이 세척하고, 시약 취급 시 안전 수칙을 준수해야 한다. 또한 정확한 부피 측정과 표준화 과정을 거쳐 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있다.
본 실험을 통해 정확한 농도의 산-염기 표준용액을 제조하고 이를 활용하여 미지 시료의 농도를 분석할 수 있다. 이는 다양한 화학 분석 실험에서 기초가 되는 핵심 기술이다.
2. 이론적 배경
2.1. 산과 염기
산은 수용액에서 수소 이온(H+)을 내놓는 물질이다. 염기는 수용액에서 수산화 이온(OH-)을 내놓는 물질이다. 아레니우스의 정의에 따르면, 산은 수소 이온을 내놓는 물질이며 염기는 수산화 이온을 내놓는 물질이다. 그러나 이 정의로는 수소 이온이나 수산화 이온을 내놓지 않는 물질들을 설명할 수 없다.
그래서 브뢴스테드-로우리 정의가 등장하였다. 이에 따르면, 산은 양성자(H+)를 내놓을 수 있는 물질이며 염기는 양성자를 받을 수 있는 물질이다. 예를 들어 물에서는 물 자체가 양성자 주개와 양성자 받개로 작용할 수 있다. 산과 염기가 반응하면 산의 양성자가 염기로 전달되어 염기가 산으로, 산이 염기로 변하는 짝산-짝염기 평형이 이루어진다.
루이스 정의에서는 산을 공유전자쌍을 받을 수 있는 화학종, 염기를 공유전자쌍을 줄 수 있는 화학종으로 정의한다. 예를 들어 암모니아(NH3)는 비공유 전자쌍을 가지고 있어 루이스 염기로 작용할 수 있다.
산과 염기는 중화반응을 통해 서로 반응하여 염을 생성하고 물을 생성한다. 이때 용액의 pH가 변하며 온도, 이온 수, 전도도 등 여러 가지 물리화학적 변화가 일어난다. 따라서 산-염기 반응을 정량적으로 측정하기 위해서는 표준용액을 사용한다....
참고 자료
분석화학원리 및 실험 68pg~70pg [인권식 지음, 동화기술]
분석화학실험 30pg~32pg [대한화학회 분석화학/ 전기화학분과 편저, 사이플러스]
일반화학실험 3판 143pg~144pg [화학교재연구회/ 사이플러스]
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네이버 블로그 https://blog.naver.com/lesterburnham/222502910903
YEAPPI. 2022.04.11. 분석화학실험2 표준 산 염기 용액 제조 예비보고서, 결과보고서:
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차정현, 2018.8.28., 변화의 다양성, 중화반응이 일어날 때의 변화:네이버 블로그 https://m.blog.naver.com/david6703/221347648666
http://www.doopedia.co.kr (산, 염기의 이온화도)
사진 참고 : 산·염기 3강 : 1가 산·염기 - 이온화도, 이온화 상수와 산·염기의 세기 (tistory.com)
“지시약”, 위키피디아,
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A7%80%EC%8B%9C%EC%95%BD
선물더미. 2019.3.11, 지시약 변색 원리를 오늘 알아봅시다, 네이버 블로그https://m.blog.naver.com/eowkdtn20/221485550566
aurum, 2013.9.9., 산염기 반응실험 / 중화 적정 곡선/ 지시약
https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=johnlion77&logNo=140196883106
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