소개글
"산 표준액 조제 및 표정 실험의 목적, 원리, 과정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 산 표준액, 알칼리 표준액 조제 및 표정
1.1. 실험 목적 및 원리
1.2. 시약 및 실험 기구
1.3. 실험 방법
1.3.1. 0.1mol/L NaOH 표준용액(250mL)의 조제 및 표정
1.4. 결과
1.4.1. NaOH 용액(250mL)의 표정
1.5. 고찰
1.5.1. 실험 오차 분석
2. 산 표준액(0.1N HCl)의 조제 및 표정
2.1. 실험 목적 및 원리
2.2. 실험 방법
2.2.1. 1차 표준용액(0.1N Na₂CO₃)의 조제 및 역가측정
2.2.2. 산 표준용액(0.1N HCl)의 조제
2.2.3. 0.1N HCl 표준용액의 역가 측정
2.3. 실험 결과
2.4. 고찰
3. 0.1N HCl, NAOH 표준액의 제조와 적정
3.1. 실험 목적 및 원리
3.2. 실험 방법
3.3. 실험 결과
3.4. 고찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 산 표준액, 알칼리 표준액 조제 및 표정
1.1. 실험 목적 및 원리
산 표준액, 알칼리 표준액 조제 및 표정의 실험 목적은 산성 또는 염기성 시료의 농도를 정확히 알기 위해 중화반응을 이용하여 표준액을 조제하고 표정하는 것이다.
산성 시료의 경우 알칼리 표준액을, 염기성 시료의 경우 산 표준액을 사용하여 중화반응으로 농도를 측정한다. 순도가 높은 1차 표준물질로 표준액의 농도를 보정하는 작업을 표정이라고 한다. 표정 후 실제 농도와 이론 농도의 비를 나타내는 농도계수(factor)를 계산하여 표준액의 농도를 정확히 알 수 있게 된다.
이를 통해 산성 또는 염기성 시료의 농도를 정확히 측정할 수 있으며, 다양한 화학분석에서 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있다. 특히 중화적정법, 킬레이트 적정법, 산-염기 적정법 등의 용량분석법에 활용된다.""
1.2. 시약 및 실험 기구
수산화나트륨 -분자량: 40.00 -Assay: 98%
페놀프탈레인 -pH범위: 8.0~9.6 -색변화: 무색~적색(초강산에서는 다홍색) -보통 3~10방울 첨가
KHP(프탈산수소칼륨) -분자량: 204.22 -assay: 99.5~100.2%
실험 기구로는 뷰렛, 250mL 부피 플라스크, 매스 실린더, 스포이드, 삼각 플라스크, electric stirrer, magnetic bar, 비커, analytical balance(~0.001g), 약수저, 증류수병, 약포지, 클램프, 스탠드, 깔때기(funnel)가 사용되었다.
1.3. 실험 방법
1mol/L NaOH 표준용액(250mL)의 조제 및 표정은 다음과 같이 진행되었다.
먼저 NaOH의 질량 1.022g을 정밀하게 달아서 250mL 부피 플라스크에 넣고 증류수로 표선까지 채웠다. 이를 잘 흔들어 균질한 용액을 만들었다.
이어서 KHP(프탈산수소칼륨)의 질량 0.209g을 삼각 플라스크에 달아 넣고 물을 일부 부어 녹였다. 이 KHP 용액에 magnetic bar를 넣고 전기 교반기 위에 올려놓았다. 그리고 클램프에 고정된 뷰렛에 앞서 만든 NaOH 용액을 담아 적정을 시작하였다. NaOH 용액을 조금씩 첨가하면서 KHP 용액의 색 변화를 관찰하였다. 당량점에 도달하면 용액이 적색으로 변하였고, 이때의 NaOH 용액 부피를 측정하였다.
이렇게 적정 실험을 3회 반복 수행하여 평균값을 구하고, 이를 바탕으로 NaOH 용액의 농도 factor(f)를 계산하였다. 최종적으로 NaOH 용액(250mL)이 잘 표정되었다는 결과를 얻을 수 있었다.
1.3.1. 0.1mol/L NaOH 표준용액(250mL)의 조제 및 표정
NaOH 표준용액(250mL)의 조제 및 표정은 다음과 같다.
NaOH의 질량 1.022g을 정밀하게 달아 250mL 부피 플라스크에 넣고 표선까지 물을 채웠다. 이렇게 조제한 0.1mol/L NaOH 용액(250mL)을 표정하기 위해 KHP(프탈산수소칼륨) 0.209g을 정밀하게 달아 삼각 플라스크에 넣고 물을 부어 녹였다. 그 다음 전기 교반기를 사용하여 KHP 용액을 잘 섞은 후, 뷰렛에 NaOH 용액을 넣고 KHP 용액에 조금씩 적가하면서 적정을 실시하였다. 이때 pH 지시약인 페놀프탈레인을 KHP 용액에 3~10방울 넣어 용액의 색 변화를 관찰하여 당량점을 확인하였다. 적정이 완료된 후 뷰렛의 처음과 끝 눈금을 읽어 NaOH 용액의 소비량을 구하였다. 이를 바탕으로 NaOH 용액의 factor 값을 계산한 결과, 1.003으로 나타났다. 이는 제조한 0.1mol/L NaOH 용액이 실제로는 약 0.1003mol/L의 농도를 가지고 있음을 의미한다."
1.4. 결과
1.4.1. NaOH 용액(250mL)의 표정
NaOH 용액(250mL)의 표정은 다음과 같다.
NaOH의 질량은 1.022g으로 정밀하게 측정되었다. KHP의 질량은 0.209g으로 정밀하게 측정되었다. 적정 시 첨가한 NaOH의 부피는 10.20mL로, 뷰렛의 처음 눈금은 0.42mL, 뷰렛의 나중 눈금은 10.62mL로 확인되었다.
이를 바탕으로 계산한 결과, 0.1mol/L NaOH 1000mL는 20.422g KHP와 반응하므로, 0.1mol/L NaOH V0mL는 0.209g KHP와 반응한다. 따라서 V0는 10.23mL로 계산된다. 즉, NaOH 용액의 factor 값은 V0/V=1.003이다.
KHP의 Assay를 고려할 경우 Assay는 (100.2+99.5)/2=99.85%이므로, 0.1mol/L NaOH V0mL는 0.209*0.9985=20.87g KHP와 반응하므로, V0는 10.22mL로 계산된다. 따라서 Assay를 고려한 factor 값은 1.002이다.
결론적으로 NaOH 용액의 표정 결과, factor 값은 1에 근접하여 0.1mol/L NaOH로 잘 표정되었다고 할 수 있다. 다만 단 한 번의 실험 결과이므로 오차가 있을 수 있어 3번 이상의 반복실험이 필요할 것으로 보인다.
1.5. 고찰
1.5.1. 실험 오차 분석
실험 오차 분석을 살펴보면, 우선 실험에 사용한 기구와 장치로 인한 체계적 오차가 발생했을 가능성이 있다. 실험 기구의 눈금 오차나 부피 측정 오차, 전자저울의 정밀도 등으로 인해 발생할 수 있는 오차들이다. 그리고 시약 및 용액 조제 과정에서 발생할 수 있는 오차 또한 고려해야 한다. 특히 NaOH와 같이 조해성이 강한 물질의 경우, 공기 중 수분 흡수로 인한 농도 변화가 오차의 원인이 될 수 있다.
관찰자의 개인적 오차 또한 무시할 수 없다. 눈금 읽기, 적정점 판단, 시간 측정 등에서 발생할 수 있는 주관적 오차들이다. 이를 줄이기 위해서는 실험 과...
참고 자료
Types of Experimental Errors,
https://writeonline.ca/media/documents/LabReport_TypesOfExperimentalErrors.pdf , 2021/3/25
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Wikipedia, “titration”, https://en.wikipedia.org/wiki/Titration#Acid%E2%80%93base_titration, (2022.03.27)
Wikipedia, “titer”, https://en.wikipedia.org/wiki/Titer, (2022.03.28)
Wikipedia, “indicator”, https://en.wikipedia.org/wiki/PH_indicator, (2022.03.28)
Wikipedia, “neutralization”, https://en.wikipedia.org/wiki/Neutralization_(chemistry), (2022.03.28)
서인호, Basic 고교생을 위한 화학 용어사전, 신원문화사(2002), 202쪽
환경공학연구회, 환경공학용어사전, 성안당(2002)
