본문내용
1. 산화-환원 적정
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 과망간산 칼륨(KMnO4)과 과산화수소(H2O2)의 산화-환원 반응을 이용하여 과산화수소 수용액의 순도를 결정하는 것이다.""과산화수소 용액의 정량을 통해 산화-환원 반응을 이해하는 것이 이 실험의 핵심 목적이다. 과망간산 칼륨은 강력한 산화제로서, 과산화수소와 반응하여 산소를 발생시키며 자신은 환원되어 Mn2+이온으로 된다. 이러한 산화-환원 반응의 양적 관계를 파악함으로써 과산화수소 수용액의 농도를 정확히 구할 수 있다.
또한 이 실험에서는 과망간산 칼륨 용액의 표정(standardization) 과정도 다루어진다. 과망간산 칼륨 용액은 자체적으로 농도가 정확하지 않기 때문에, 옥살산나트륨과의 반응을 이용하여 먼저 용액의 정확한 농도를 결정해야 한다. 이렇게 표정된 과망간산 칼륨 용액을 사용하여 과산화수소 수용액의 농도를 적정법으로 구하는 것이 이 실험의 목적이라고 할 수 있다.""
1.2. 실험 이론
1.2.1. 산화와 환원
산화는 전자를 잃어버리는 반응으로, 물질이 산소와 화합하거나 수소를 잃어버리는 반응을 말한다. 화학종이 전자를 상실하여 구성 원자의 산화수가 높아지는 것이 특징이다. 반대로 환원은 전자를 얻는 반응으로, 산화물에서 산소를 제거하거나 원소로 환원하는 것을 말한다. 또한 물질이 수소와 결합하여 새로운 화합물을 생성하거나, 일반적으로 물질이 전자와 결합하는 경우도 환원에 해당한다. 즉, 원자의 산화수가 낮아지는 것이 환원의 특징이다. 산화와 환원은 항상 동시에 일어나는 특징을 갖는데, 이를 산화-환원 반응이라 한다. 한 물질이 산화되면 다른 물질은 반드시 환원되기 때문이다.
1.2.2. 산화제와 환원제
산화제는 다른 물질을 산화시키는 성질을 가진 물질을 일컫는다. 산화제는 다른 물질에서 전자를 얻어서 자신은 환원되고 전자를 준 물질을 산화시키는 능력이 있다. 산화제에 의해서 산화되는 물질이 환원제이고, 환원제는 자기 자신을 산화시켜서 상대 물질을 환원시키는 능력이 있다.
산화-환원 반응은 상대적이기 때문에 같은 물질이라도 산화제, 환원제 모두로 사용이 가능하다. 예를 들어 철(Fe)은 산화수가 낮은 상태에서는 환원제로 작용하지만, 산화수가 높은 상태에서는 산화제로 작용할 수 있다.
산화제의 조건은 전자를 내기 쉬운 물질, 즉 발생기 산소를 내기 쉬운 물질, 전기음성도가 큰 물질, 비금속, 전자를 얻기 쉬운 물질, 그리고 표준환원 전위 값이 아주 큰 물질 등이다. 반면, 환원제의 조건은 발생기 수소를 내기 쉬운 물질, 이온화 경향이 큰 금속, 전자를 내기 쉬운 물질 등이다.""
1.2.3. 산화 수
산화 수는 물질 내에서 전자 교환이 있을 때 물질을 이루는 특정 원자가 갖게 되는 전하수이다. 산화 수는 산화-환원 반응에서 전자의 흐름을 보기 위해 사용하는 방법이며 실제 원자가 가지는 전하량과 다를 수 있다. 산화-환원 반응을 설명하기 위해 사용하는 정수이다.
산화 수의 결정 법칙은 다음과 같다. 첫째, 화합물이나 원소에 있는 원자들의 산화 수의 합은 그 화합물의 전자수와 같다. 둘째, 화합물에 있는 F의 산화 수는 -1이다. 셋째, 화합물에 있는 O는 일반적으로 -2이다. 넷째, 공유결합을 하고 있는 H의 산화 수는 항상 +1이다. 다섯째, 금속과 결합하고 있는 H의 산화 수는 -1이다.
즉, 산화 수는 물질 내에서 전자의 이동 상황을 나타내는 방법이며, 이를 통해 산화-환원 반응을 설명할 수 있다. 산화 수의 증감을 통해 어떤 물질이 산화되고 어떤 물질이 환원되는지 확인할 수 있다.
1.2.4. 산화-환원 반응
산화-환원 반응은 화학 반응 중에서 가장 중요한 반응 중 하나이다. 산화-환원 반응은 물질 간의 전자 이동으로 일어나는 반응으로, 전자를 잃어버리는 물질은 산화되고 전자를 받아들이는 물질은 환원된다. 즉, 산화와 환원은 항...
