적정곡선과 완충용액

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문서 내 토픽

• 1. 당량점과 종말점

  당량점(equivalent point)은 적정에서 분석물질과 적정제가 화학량론적으로 완전히 반응하는 지점을 의미하며, 종말점(end point)은 지시약의 색 변화로 관찰되는 적정 종료 지점입니다. 두 점은 이론적으로는 같아야 하지만 실제 실험에서는 약간의 차이가 발생할 수 있습니다.

• 2. 완충용액의 완충능력

  Buffer capacity는 완충용액이 산이나 염기의 첨가에 저항하는 능력을 나타내는 지표입니다. 완충능력이 클수록 pH 변화에 더 잘 저항하며, 약산과 그 염기의 농도가 높을수록, 그리고 두 농도의 비가 1에 가까울수록 완충능력이 증가합니다.

• 3. 완충용액의 제조방법

  완충용액은 주로 약산과 그 염기의 염을 혼합하거나, 약염기와 그 산의 염을 혼합하여 제조합니다. 예를 들어 아세트산과 아세트산나트륨, 또는 암모니아와 염화암모늄 등을 적절한 비율로 섞어 원하는 pH의 완충용액을 만들 수 있습니다.

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• 1. 당량점과 종말점

  당량점과 종말점은 산-염기 적정에서 중요한 개념이지만 서로 다른 의미를 가집니다. 당량점은 산과 염기가 화학량론적으로 완전히 반응하는 지점으로, 이론적으로 계산할 수 있는 객관적인 값입니다. 반면 종말점은 지시약의 색 변화로 관찰되는 실험적 지점입니다. 두 점이 일치하도록 하려면 적절한 지시약 선택이 필수적입니다. 당량점에서의 pH는 반응물의 성질에 따라 달라지므로, 약산-강염기 적정에서는 당량점의 pH가 7보다 높고, 강산-약염기 적정에서는 낮습니다. 정확한 적정을 위해서는 당량점의 pH를 고려하여 적절한 지시약을 선택해야 하며, 이를 통해 종말점을 당량점에 최대한 가깝게 설정할 수 있습니다.

• 2. 완충용액의 완충능력

  완충용액의 완충능력은 약산과 그 염기 또는 약염기와 그 산의 조합으로 이루어진 용액이 pH 변화에 저항하는 능력을 의미합니다. 완충능력은 용액에 포함된 약산(또는 약염기)과 그 켤레염기(또는 켤레산)의 농도에 의존합니다. 농도가 높을수록 완충능력이 우수하며, 두 성분의 농도 비율이 1:1에 가까울 때 최대 완충능력을 발휘합니다. 완충용액에 소량의 산이나 염기를 첨가해도 pH 변화가 미미한 이유는 완충 성분들이 첨가된 산이나 염기와 반응하여 중화시키기 때문입니다. 완충능력의 크기는 용액의 이온강도와도 관련이 있으며, 실제 응용에서는 목표 pH와 필요한 완충능력을 고려하여 적절한 완충용액을 선택해야 합니다.

• 3. 완충용액의 제조방법

  완충용액의 제조방법은 목표 pH와 필요한 완충능력에 따라 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 방법은 약산과 그 염기의 염을 혼합하는 것으로, 예를 들어 아세트산과 아세트산나트륨을 적절한 비율로 섞으면 됩니다. 또 다른 방법은 약산에 강염기를 부분적으로 중화시키는 것인데, 이 경우 정확한 양의 강염기를 첨가하여 원하는 pH를 얻을 수 있습니다. Henderson-Hasselbalch 방정식을 이용하면 필요한 약산과 염기의 비율을 계산할 수 있습니다. 제조 시 주의할 점은 정확한 농도의 시약을 사용하고, pH 미터로 최종 pH를 확인하여 필요시 조정하는 것입니다. 완충용액의 효과는 시간이 지남에 따라 감소할 수 있으므로, 중요한 실험에서는 신선한 완충용액을 사용하는 것이 권장됩니다.