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오렌지 주스에 들어있는 비타민 C 정량 분석

오렌지 주스에 들어있는 비타민 C 정량 분석1. 실험 목적2,6?dichlorophenolindophenol(DPIP; 지시약) 적정 방법을 이용하여 오렌지 주스에 함유되어 있는 비타민 C의 양을 정량 분석한다.2. 실험 이론1. 산화, 환원 반응 (oxidation?reduction reaction)화학 반응에서 반응물과 산소가 결합하는 반응을 산화라고 하고 화합물이 산소를 잃는 반응을 환원이라고 한다. 이렇게 산소의 이동이 수반되는 반응을 산화?환원 반응이라고 하는데, 대표적인 예로 연소반응이 있다. 또한, 산화?환원 반응은 수소의 이동으로도 설명할 수 있다. 산소와 반대로 수소를 잃는 반응을 산화라고 하고 수소를 얻는 반응을 환원이라고 한다.그러나 모든 산화?환원 반응이 산소 또는 수소의 이동만으로 일어나는 것은 아니다. 산화?환원은 일반적으로 전자의 이동으로 정의된다. 전자를 잃는 반응을 산화라고 하고 전자를 얻는 반응을 환원이라고 한다. 이때 산화에서 발생한 전자는 다른 물질의 환원에서 소모된다. 화학 반응에서는 반응 전후 전자가 보존되기 때문에 한쪽에서 산화가 일어나게 되면 다른 한쪽은 반드시 환원이 일어나게 된다.이처럼 산화와 환원은 늘 동시에 일어나는데, 이를 산화?환원의 동시성이라고 한다. 어떤 물질이 산화될 때 다른 물질은 환원되는 반면, 어떤 물질이 환원될 때 다른 물질은 산화된다. 이때 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 물질을 환원제(Reducing agent)라고 하고, 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질을 산화제(Oxidizing agent)라고 한다.앞서 언급했듯, 산화?환원 반응은 전자의 이동에 의해 결정된다. 전자의 이동에 따라 각 원자의 산화 상태가 변하게 되는데 이러한 산화 상태를 나타내기 위해 산화수(Oxidation number) 개념이 도입되었다. 산화수는 원자가 얼마나 산화 또는 환원되었는가를 나타내는 수치로, 산화될수록 증가하며 환원될수록 감소한다. 즉, 산화수가 증가하는 반응은 산화반응이고, 산화수서 각 이온의 산화수는 이온이 띠고 있는 전하량과 같다. 공유결합성 물질에서는 물질을 이루는 원자 중에서 전기 음성도가 큰 쪽이 공유 전자쌍을 배분한다. 그리고 두 원자가 같은 종류일 때는 공유전자쌍을 절반씩 나눠서 배분하는 방식으로 산화수를 정의한다. 이때 산화수는 루이스의 구조에서의 형식 전화와는 다른 개념이므로 주의해야 한다.화합물 내 원자의 산화수를 결정하는 규칙은 다음과 같다.① 홑원소 물질에서 원자의 산화수는 0이다.② 단원자 이온의 산화수는 그 이온의 전화와 같다.③ 화합물에서 모든 원자의 산화수의 합은 0이며 다원자 이온에서 각 원자의 산화수의 합은 다원자 이온의 전하와 같다.④ 알칼리 금속과 알칼리 토금속 원소들은 산화수가 각각 +1, +2이다.⑤ 플루오르는 산화수가 -1이다.⑥ 수소의 산화수는 일반적으로 +1이고 금속과 결합한 수소의 경우에는 -1이다.⑦ 산소는 산화수가 -2인 경우가 일반적이다. 그렇지만 과산화물에서는 -1이고 초과산화물에서는 -½이다.| 환원 |2Na(s) + Cl(g) → 2NaCl| 산화 |2. 지시약(Dye solution)적정 이외에 비타민 C를 정량 하는 방법비타민 C를 정량하는 방법에는 NBS를 이용한 정량법, dye를 이용한 정량법, DNP method(2,4-dinitrophenyl hydrazine 비색법), 요오드 적정법, HPLC(High Performance Liquid Chromatography) 등이 있다.비색법이란 미지 시료의 용액 색깔을 표준 용액의 색과 견주어 농도를 분석하는 것으로 광전법, 분광 광도법 따위가 있다. Hydrazine 비색법의 원리는 시료를 metaphosphoric acid용액으로 추출하여 일정용액으로 한 다음 환원형 비타민 C 모두를 2,6-dichlorophenolindophnol(DCP)로 산화시켜서 dehydroascorbic acid(산화형 비타민C)로 만들고 여기서 2,4-dinitrophenyl hydrazine(DNP) 용액을 가형 적색의 osazone을 생성키면 등적색의 무수물, 즉 bis-2,4-dinitrophenyl hydrazine으로 변환되어 고농도의 황산 용액에서 안정된 정색 반응을 보인다. 이것을 파장 520nm로 흡광도를 측정하여 표준 AA의 정색과 비교하여 총 비타민C의 함량을 구한다. 별도로 준비한 일정량의 시료용액을 DCP로 산화를 행하지 않고 원래 시료용액 중에 존재하는 산화형 DAA만을 측정한다. 이때 AA의 산화를 CSNH 또는 SnCl로 방지하면서 같은 방법으로 측정하여 DAA 함량으로 한다. 이렇게 하여 얻은 DAA의 값을 총 비타민C의 값으로부터 제하면 AA의 함량을 구할 수 있다.요오드 적정법은 비타민 C가 삼요오드화 이온과 빠르게 반응하는 약한 환원제라는 것을 이용한다. 보통 역적정법을 이용하는데, 요오드산 이온을 요오드화 이온과 반응시켜 과량의 I₃?를 생성하고 아스코르브산과 반응시킨 다음 S₂O₃²?로 과량의 I₃?를 역적정하는 방식이다.HLPC는 고성능액체크로마토그래피로당, 유기산, 비타민, 아미노산, 향미물질, 첨가물, 보존제 등 거의 모든 물질의 검색과 정량이 가능한 기법으로 일종의 액체크로마토그래피로서 고압하에서 액체인 이동상이 고정상을 통과하게 되어있다. 비타민 C의 검출 및 정량에는 역상 크로마토그래피가 사용된다. HLPC에서는 분리의 선택성과 검출의 선택성이 조합되어 원하는 물질만을 분석할 수 있게 된다.Vitamin C의 분석에는 reversed phase chromatographic column과 UV absorption 의 조합을 사용할 수 있다. 그러나 vitamin C가 약산인 점을 이용해서 약산의 분리에 유리한 ion exclusion column을 분리에 사용하고 UV absorption은 범용 검출기인데 비해 걸어준 전위차에서 산화가 되는 화학종만을 선택적으로 잡아내는 electrochemical detector를 사용하면 복잡한 식품 시료에서도 vitamin C를 높은 감도로 분석할 수 있게 된다.3. 당량, 당량점, 종말점1) 당량일반적으로 화학정한 몰질량이다. 보통 당량이라 하면 화학 당량을 말하며 이것은 화학반응의 성질에 따라 정해진다. 또한 열의 일당량과 같이 물리적으로 에너지의 변화량을 가리키는 경우도 있다. 전기화학당량은 화학당량을 패러데이 상수로 나눈 값이다.2) 당량점, 종말점당량점은 중화반응을 포함한 모든 적정에서 적정당하는 물질과 적정하는 물질 사이에 양적인 관계를 이론적으로 계산해서 구한 점을 말한다. 적정에서 시료에 대해 화학양론적으로 당량의 표준 시약이 첨가된 점으로, 실험적으로 검출된 종말점과 반드시 일치하지는 않는다.어떤 적정에서 적정되는 물질의 성분과 적정하는 성분 사이의 화학양론적 반응이 완결되는 지점을 당량점이라고 하고 이 값은 이론값이므로 실제 적정에서는 이 지점을 알 수가 없다. 따라서 당량점에 관한 정보를 얻기 위하여 지시약을 사용하게 되는데, 적정의 과정에서 지시약의 색이 변해서 적정액의 투입을 중지하는 지점을 종말점이라 한다.앞서 말했듯이 실험시 당량점과 종말점이 반드시 일치하는 것은 아니다. 당량점과 종말점의 차이가 적정 오차인데, 적정에서는 당량점과 종말점이 일치하는 것이 이상적이다. 종말점과 당량점의 차이가 실험값과 이론값의 차이가 되므로 실험오차가 된다.1) 비타민 C 의 화학적 특징비타민C(Vitamin?C)는 아스코르빈산(ascorbic acid)이라고 한다. 비타민 C는 다음과 같이 2,3?enediol?L?gulonic acid?g?lactone의 구조를 가진다. 비타민 C의 가장 중요한 화학적 특징은 dehydro?L?ascorbic acid가 L?ascorbic acid로 산화?환원 될 수 있다는 것이며, 이로 인해 생리적 활성과 안정성을 갖게 된다.비타민 C는 동물의 콜라겐(collagen)을 합성하는데 필수적이다. 비타민 C가 부족하면 콜라겐 합성 과정이 차단되어 괴혈병의 전형적 증상인 출혈, 감염 및 뼈의 연화 등의 증상이 나타난다. (콜라겐은 혈액응고에 관여하는 물질이다.)콜라겐을 합성하는 효소는 2가 상태의 철분(Fe2+)과 느슨하게 어 3가 상태(Fe3+)로 변하면 활성이 없어진다. 아스코르빈산은 3가 상태(Fe3+)의 철분을 2가 상태(Fe2+)로 환원시켜 주며 효소의 성분인 SH?기를 환원상태로 유지시켜 주는 기능이 있기 때문에 콜라겐 합성을 도와주는 조효소 (coenzyme)구실을 한다.이와 같이 비타민 C가 강력한 환원력을 지닌 물질이기 때문에 콜라겐 합성을 도와줄 수 있으며, 이 외에도 산화?환원 반응이 개입된 중요한 생명현상이 있다면 비타민 C가 필요할 것이라는 것을 예상할 수 있을 것이다.2) 지시약(DPIP)를 이용한 비타민 C 정량분석비타민 C는 강력한 환원제이고, 실험에서 사용하는 지시약(DPIP)는 원래는 장미 빛깔에서 환원되었을 때 무색으로 변하기 때문에 산화, 환원 지시약이 없어도 적정에서의 종말점을 찾기가 쉽다. 비타민 C와 1:1로 반응한다고 알려진 지시약(DPIP)을 이용하면 농도를 알고 있는 지시약(DPIP)의 산화, 환원 적정을 통해서 비타민 C의 분자량을 결정할 수 있고 주스 안에 들어있는 비타민 C 의 함량을 계산 할 수 있다.3. 실험 기구 및 시약1) 기구뷰렛 25ml, 스탠드, 클램프, 깔대기, 삼각플라스크100ml(3개), 메스실린더 10ml (1개), 부피플라스크 100ml(2 개), 비커100ml(2 개), 비커250ml(1 개), 피펫3개, 흰 종이2) 시약DPIP (2,6-dichlorophenolindophenol) C12H6Cl2NO2Na(MW290.1g/mol)비타민 C(L-Ascorbic acid) (MW 176.13 g/mol), 오렌지 주스(미닛메이드)4. 실험방법실험1. 비타민 C 표준용액으로 Dye 표준용액의 적정0)지시약(DPIP)과 비타민 C 표준용액을 제조한다.? 비타민 C 표준용액 : 아스코르빈산(Ascorbic acid) 0.01g 을 정확하게 측정해서 100mL 부피플라스크에 증류수로 녹인다.① 지시약(DPIP) 표준용액 : 지시약(DPIP) 0.038g을 정확하게 측정해서 100mL 부피플라스크에 증류수로 녹인다한다.)

자연과학| 2010.11.14| 7페이지| 1,500원| 조회(2,566)

산화, 화학, 산화제, 동시성, 화학 정량분석, 환원제

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