소개글
"황산염"에 대한 내용입니다.
목차
1. 황산염의 정량
1.1. 중량 분석법
1.2. 침전법
1.3. 황산바륨의 용도
1.4. 실험 원리
1.5. 실험 과정
1.5.1. 용액 제조
1.5.2. 황산철 수용액과 염화바륨 용액 혼합
1.5.3. 침전 생성 및 처리
1.5.4. 황산바륨 강열
1.6. 실험 결과 및 고찰
1.6.1. 실험 데이터 분석
1.6.2. 오차 원인 분석
1.6.3. 여과지 종류 비교
1.7. 결론
2. 참고 문헌
본문내용
1. 황산염의 정량
1.1. 중량 분석법
중량 분석법은 정량하고자 하는 성분을 칭량할 수 있는 화합물로 분리하여 그 중량을 이용하여 목적 성분의 함량을 구하는 방법이다. 이러한 중량 분석법은 주로 가스 발생법과 침전법으로 나뉘는데, 가스 발생법은 시료를 가열하거나 반응을 통해 발생한 가스를 추출하여 정량하는 방식이고, 침전법은 침전 반응을 이용하여 시료로부터 목적 성분을 분리하여 정량하는 방식이다.
침전법을 사용하기 위해서는 세 가지 조건을 만족해야 한다. 첫째, 침전물의 용해도가 아주 작아야 한다. 둘째, 다른 성분이 혼입되지 않고 오직 목적 성분만이 침전되어야 한다. 셋째, 건조나 가열을 통해 침전물을 안정한 일정 조성의 화합물로 만들 수 있어야 한다.
중량 분석법 중 침전법은 가장 널리 사용되는 방식으로, 정량하고자 하는 성분을 용액으로부터 침전물로 분리하여 그 무게를 측정함으로써 성분의 함량을 구하는 기법이다. 이를 통해 목적 성분의 함량을 정확하게 정량할 수 있다는 장점이 있다.
1.2. 침전법
침전법은 정량 분석의 대표적인 방법으로, 용해되기 어려운 분석 대상 물질을 침전물로 만들어 불순물을 세척한 후 열처리를 거쳐 조성이 일정한 생성물로 만든 뒤 무게 변화를 측정하여 목적 성분의 함량을 구하는 방법이다.
침전의 형성 과정은 크게 4단계로 나뉜다. 먼저 용액이 과포화 상태가 되어 침전물 AX(s)가 생성되기 위한 조건이 충족되어야 한다. 그 다음 용액 내 이온들이 과포화 상태에서 충돌하여 결정핵이 형성되고, 이 결정핵 주위로 다른 이온들이 이동해 와 결정 성장 과정을 거치면서 최종적으로 침전물이 생성된다. 이렇게 얻을 수 있는 최종 침전물의 형태는 큰 결정 입자, 작은 결정 입자의 응집체, 또는 콜로이드 상태 등 다양하다.
콜로이드 상태의 침전물은 입자 크기가 1-100nm 범위로 작아 여과지의 구멍을 통과해 빠져나가기 때문에 정량 분석에 어려움을 겪을 수 있다. 따라서 콜로이드 입자를 뭉치게 하여 큰 입자로 만드는 과정이 필요한데, 이를 위해 온도를 높이거나 산성 조건을 조성하여 상대과포화도를 낮추면 결정 성장 속도를 높일 수 있다. 또한 가열과 교반을 통해 콜로이드 입자의 전하를 제거하거나 중화시켜 뭉침을 촉진할 수 있다.
이처럼 침전법을 이용한 정량 분석은 목적 성분을 안정적인 화합물로 분리하여 정량하는 효과적인 방법이지만, 공침 현상에 의한 오차 발생이나 침전물의 작은 입자 크기로 인한 여과 문제 등의 한계점도 존재한다. 따라서 이러한 오차 요인들을 최소화하기 위한 실험 설계와 수행이 필요하다.
1.3. 황산바륨의 용도
황산바륨은 많은 곳에 사용된다. 합성황산바륨의 대부분은 도료용 백색안료의 성분으로 사용된다. 퍼듀 대학의 연구원들은 모든 태양 복사열의 98.1%를 반사하는 황산바륨을 사용하여 페인트를 공식화하여 적용된 표면을 냉각시켰다고 발표하였다. 이것은 페인트를 칠한 표면에 닿는 햇빛의 80~90%만 반사하여 더 따뜻해지는 상업적으로 이용 가능한 흰색 페인트와 대조된다.
황산바륨은 진동 질량 감쇠 응용 분야에서 폴리머 밀도를 증가시키기 위해 플라스틱 충전제로 일반적으로 사용된다. 황산바륨은 토양 시험에 사용된다. 혼합물에 첨가된 황산바륨은 토양의 작은 입자와 결합하여 더 무거워져 바닥으로 떨어지며 더 맑은 용액을 남긴다.
황산바륨은 재료의 높은 반사율과 램버시안에 가까운 특성으로 인해 적분구의 내부를 코팅하기 위해 때때로 사용된다.
1.4. 실험 원리
황산염의 정량 실험은 중량 분석법 중 침전법을 사용하여 실시한다. 황산바륨(BaSO4)은 황산염이라고도 하며, 화학식 BaSO4를 갖는 무기 화합물이다. 이는 무취이며 물에 녹지 않는 백색의 결정성 고체이다. 황산바륨은 방사선 조영제, 유정 굴착 유체, 페인트용 안료, 플라스틱 충전제 등 다양한 용도로 사용된다.
황산바륨의 용해도는 매우 작아 100ml 수용액 중 0.3~0.4mg 정도만 녹는다. 특히 0.05M 염산 용액에서는 1mg보다 많이 녹지 않는다. 실험에서는 12M 진한 염산을 사용하여 산성 상태를 만들었는데, 이는 황산바륨의 용해도를 높여 Ba2+의 탄산염 또는 인산염 침전 형성을 막기 위해서이다. 또한 산성 용액에서는 황산바륨의 용해도가 다소 증가하지만, 입자가 충분히 큰 황산바륨이 생성되는 효과가 있다.
일반적으로 황산바륨 침전 입자는 매우 작아 거름종이의 구멍으로 빠져나가기 때문에, 큰 입자의 침전을 만드는 것이 중요하다. 황산철(FeSO4)의 SO42-이온과 염화바륨(BaCl2)의 Ba2+이온...
참고 자료
https://en.wikipedia.org/wiki/Analytical_chemistry, 분석화학
분석화학실험교재연구회 저, 분석화학실험,자유아카데미, 무게법 분석에 의한 가용성 황산염 이온의 정량(2004)
https://www.water.or.kr/disaster/safety/safety020101_view.do?WQSEQ=54, 황산염
http://www.nics.go.kr/contents/page.do;jsessionid=MC9BFyk4BTJw388wIHSM3w__.jboss_home_2?m=700000464&homepageSeCode=crop_info&contentsId=126, 콜로이드, 결정의 생성과 성정, 침전의 묵인과 익힘, 공침
Pradyot Patnaik, Handbook of Environmental Analysis: Chemical Pollutants in Air, Water, Soil, and Solid Wastes, CRC Press, p258, (2002)
황환국, 하수관거 내 수질변화에 따른 부식 특성연구, 2005공동추계학술발표회 논문집,(2005), P123
Harris, Freeman, 분석화학 7판, p150-192(2007)
분석화학 14판, 동명사, p204-209(1996)
https://en.wikipedia.org/wiki/Desiccator / 데시케이터
https://en.wikipedia.org/wiki/Calcination / 소성
https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfate / 황산염
임현성 외 1명, 황산바륨의 공침현상을 이용한 중금속 이온의 제거, ANALYTICAL & TECHNOLOGY, Vol. 19, No. 4(2006), pp.280~284
https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(II)_sulfate / 황산제1철
https://en.wikipedia.org/wiki/Barium_sulfate / 황산바륨
Barium sulfate, https://en.wikipedia.org/wiki/Barium_sulfate
BaSO4의 응용, https://www.drugs.com/mtm/barium-sulfate-oral-rectal.html
Coprecipitation, https://en.wikipedia.org/wiki/Coprecipitation
BaSO4의 분해반응식, https://chemiday.com/en/reaction/3-1-0-3287
SO42-의 분자량, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Sulfate
상대과포화도 https://www.chegg.com/homework-help/relative-supersaturation-varied-precipitate-formation-chapter-12-problem-4qp-solution-9781285607191-exc
침전의 최적 조건, https://en.wikipedia.org/wiki/Gravimetric_analysis
용해도와 과포화, https://en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
Colloid, https://en.wikipedia.org/wiki/Colloid
콜로이드 현탁의 엉김, https://www.horiba.com/uk/scientific/products/particle-characterization/applications/colloids/
Quantitative filter paper No.52, http://www.hdmicro.co.kr/eng/product_kr/p1_filt_04.php
Grade 5 qualitative filter paper standard grade, circle, 110mm(품명: GR 5 11CM 100/PK), https://www.allforlab.com/pdt/PDNN16032300021?keywords=
Qualitative filter paper VS Quantitative filter paper,
https://www.westlab.com.au/blog/2017/05/29/difference-in-quantitative-and-qualitative-filter-papers
Filter paper, https://en.wikipedia.org/wiki/Filter_paper#Quantitative_Filter_Paper
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