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자연과학 다운로드 일반화학실험 다운로드 산-염기 적정
[자연과학][일반화학실험] 산-염기 적정
[일반화학실험] 산-염기 적정
1. Abstract & Introduction
농도를 정확히 아는 산(또는 염기)의 표준용액을 만들어 염기(또는 산)의 시료용액과 반응시킬 때 소비된 표준용액의 부피를 측정하여 시료 용액의 농도를 알아보도록 한다.
적정(titration)1) : 부피분석을 하기 위하여 쓰이는 방법 또는 그 작업을 말한다. 시료물질 A를 품는 용액에, A와 반응하는 물질 B의 용액을 조금씩 넣어 가서, 당량점(현실적으로 종말점)에 달할 떄까지 가해진 B의 양을 측정하여 A를 정량한다. 용액 B는 농도를 이미 알고 있는 것(표준용액)을 쓰는데, 보통 뷰렛을 써서 A용액 속으로 적하하므로 적정이라는 말이 생겼다. A와 B의 반응이 화학량론적이면, 뷰렛의 눈금으로 읽은 B용액의 부피와 그 농도에서 간단한 계산으로 A의 전체량이 구하여지고, A용액의 부피를 미리 알고 있을 떄는 그 농도를 알 수 있다. 조작이 간편하고, 정밀성도 비교적 좋으므로 널리 쓰인다. A와 B의 반응은 어느 정도 빨리 진행해야 하고, 그 종말점의 판정 수단도 있어야 한다. 종말점의 판정에는 용액의 발색이나 변색(지시약적정, 광도적정), 전기적인 양(전위차적정 등인 전기적정), 온도(온도적정) 등의 변화를 이용한다. 화학반응의 종류에 따라 중화적정, 침전적정, 산화환원적정, 착적정 등으로 분류한다.
지시약(indicator)2) : (넓은 뜻으로는) 어느 화학계가 어떤 상태에 있는가를 쉽게 알아볼 수 있도록, 그 계의 상태를 뚜렷하게 나타낼 수 있는 성질을 가진 물질을 공존시킬 떄, 그 물질을 지시약이라고 한다. 그러나 보통은 좁은 뜻으로, 적정의 종말점 지시를 위한 지시약 및 산염기지시약을 가리키는 경우가 많다. 거의 대부분은 그 색의 변화를 이용한다. 방사성지시약, 추적자, 더머컬러 등은 위에서 말한 바에 속하지 않는 특수한 지시약이다. 산염기지시약은 수용액의 pH의 어느 범위에 변색범위를 가진 물질인데, 그 범위 내에서는 pH에 따라 다른 발색을 하므로, pH의 측정 및 중화적적의 종말점 지시에 이용된다. 적정의 종말점 지시를 위한 지시약에는, 각각의 적정반응에 따라 반응 완결점에서 특히 현저한 성질의 변화를 나타내는 물질이 지시약으로써 쓰인다. 중화적정에서는 색이 변하는 산염기지시약 등, 침전적정에서는 흡착지시약 등, 산화환원적정에서는 산화환원지시약 등, 착적정에서는 금속지시약 등이 있다. 적정용 지시액은 그 소량을 피적정 용액에 첨가하여 적정을 하는 것이 보통인데, 그렇게 하기 어려울 떄는 용액 바깥에서 쓴다.(외부지시약)
2. Data & Results
1. 일차표준용액인 HCl로 표준용액으로 쓰일 NaOH 농도 결정
용 액
농도 M (M)
적정액 V (ml)
계산방법
HCl (일차표준용액)
0.0901
12.12
MV = M`V`
NaOH (표준용액)
0.07434
10.00
2. 표준용액 NaOH를 이용한 미지 농도의 H2SO4의 농도 결정
실험회수
H2SO4 부피 (ml)
적정시 NaOH 부피 (ml)
H2SO4의 농도 (M)
1 회
10.00
12.71
0.04724
2 회
10.00
12.05
0.04479
3 회
10.00
10.02
0.03791
※ (NaOH 농도)×(NaOH 부피) = 2 (H2SO4 농도)×(H2SO4 부피)
※ 위의 계산식에서 계수 ‘2’는 H2SO4에서 H+가 2개씩 나오기 떄문임.
3. Discussion
(1) NaOH의 농도에 관한 고찰
실험시 실제로 녹여주기 위해 취한 수산화나트륨의 질량은 0.408g으로 NaOH의 분자량이 약 40인점으로 미루어 약 0.1 M이 될 것으로 예상했다. 하지만 적정에 의해서 계산된 농도는 0.07434M이 나왔다.
이런 차이의 주된 원인으로 다음 두 가지의 예측을 할 수 있다.
① NaOH(s)가 질량 측정이 실제보다 크게 측정되었다. : 조해성이 있어 공기중의 물이나 이산화탄소 등을 흡수하는 특성이 있다. 이로 인해 실제보다 더 무겁게 측정될 수 있다.
② NaOH(s)가 질량 측정시 보다 더 적게 용액에 녹게 되었다. : 조해성으로 인해 가루가 끈끈해져서 용지에 붙어, 측정된 양이 전부 증류액 속으로 들어가지 않을 수도 있다.
(2) 적정시 오차에 관한 고찰
뷰렛으로 NaOH용액을 5방울 떨어뜨렸을 떄의 부피가 약 0.30ml 정도였다. 그러므로 한 방울당 부피는 약 0.06ml가 된다. 이 한 방울에 의해서 생길 수 있는 H2SO4의 농도 변화 범위는
MΔV=ΔM`V`
이 되어, ΔM`=4.3×10-4M정도가 되어 실험결과로 나온 H2SO4 농도의 1/100정도로 큰 오차 요인이 될 수 없음을 알 수 있다.
(3) H2SO4 농도의 실험결과 값의 경향에 대한 분석
“2.-(2)”에서 보면 실험결과가 0.04724M→0.04479M→0.03791M 로 점점 농도가 엷어짐을 알 수 있다. 실험상의 오차에 의한 임의의 분포로 넘길 수도 있지만, 의미를 부여하기로 한다면, 다음과 같은 가설을 세울수 있다.
가설 : H2SO4가 높은 밀도를 가지는 관계로(물에 비해), 실험시간이 지남에 따라 뷰렛의 상반부와 하반부에서의 밀도(농도)가 차이를 보이게 된다.
가설이 맞다면, 첫실험에서는 실제 농도보다도 높은 값이, 마지막 실험에서는 실제 농도보다도 낮은 값의 농도가 나오게 된다. 이를 바탕으로 분석한다면 미지의 H2SO4 농도는 2회치의 실험값 0.04479M에 가까운 값을 가질 것이다.
4. Reference
1) 이화학사전, 김병희, 성문각, 1983, pp1068
2) 이화학사전, 김병희, 성문각, 1983, pp1165-1166
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11079157&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 3 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 자연과학 다운로드 일반화학실험 다운로드 산-염기 적정
파일이름 : [자연과학][일반화학실험] 산-염기 적정.hwp
키워드 : 자연과학,일반화학실험,산,염기,적정,다운로드
자료No(pk) : 11079157
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[일반화학실험] 산-염기 적정
1. Abstract & Introduction
농도를 정확히 아는 산(또는 염기)의 표준용액을 만들어 염기(또는 산)의 시료용액과 반응시킬 때 소비된 표준용액의 부피를 측정하여 시료 용액의 농도를 알아보도록 한다.
적정(titration)1) : 부피분석을 하기 위하여 쓰이는 방법 또는 그 작업을 말한다. 시료물질 A를 품는 용액에, A와 반응하는 물질 B의 용액을 조금씩 넣어 가서, 당량점(현실적으로 종말점)에 달할 떄까지 가해진 B의 양을 측정하여 A를 정량한다. 용액 B는 농도를 이미 알고 있는 것(표준용액)을 쓰는데, 보통 뷰렛을 써서 A용액 속으로 적하하므로 적정이라는 말이 생겼다. A와 B의 반응이 화학량론적이면, 뷰렛의 눈금으로 읽은 B용액의 부피와 그 농도에서 간단한 계산으로 A의 전체량이 구하여지고, A용액의 부피를 미리 알고 있을 떄는 그 농도를 알 수 있다. 조작이 간편하고, 정밀성도 비교적 좋으므로 널리 쓰인다. A와 B의 반응은 어느 정도 빨리 진행해야 하고, 그 종말점의 판정 수단도 있어야 한다. 종말점의 판정에는 용액의 발색이나 변색(지시약적정, 광도적정), 전기적인 양(전위차적정 등인 전기적정), 온도(온도적정) 등의 변화를 이용한다. 화학반응의 종류에 따라 중화적정, 침전적정, 산화환원적정, 착적정 등으로 분류한다.
지시약(indicator)2) : (넓은 뜻으로는) 어느 화학계가 어떤 상태에 있는가를 쉽게 알아볼 수 있도록, 그 계의 상태를 뚜렷하게 나타낼 수 있는 성질을 가진 물질을 공존시킬 떄, 그 물질을 지시약이라고 한다. 그러나 보통은 좁은 뜻으로, 적정의 종말점 지시를 위한 지시약 및 산염기지시약을 가리키는 경우가 많다. 거의 대부분은 그 색의 변화를 이용한다. 방사성지시약, 추적자, 더머컬러 등은 위에서 말한 바에 속하지 않는 특수한 지시약이다. 산염기지시약은 수용액의 pH의 어느 범위에 변색범위를 가진 물질인데, 그 범위 내에서는 pH에 따라 다른 발색을 하므로, pH의 측정 및 중화적적의 종말점 지시에 이용된다. 적정의 종말점 지시를 위한 지시약에는, 각각의 적정반응에 따라 반응 완결점에서 특히 현저한 성질의 변화를 나타내는 물질이 지시약으로써 쓰인다. 중화적정에서는 색이 변하는 산염기지시약 등, 침전적정에서는 흡착지시약 등, 산화환원적정에서는 산화환원지시약 등, 착적정에서는 금속지시약 등이 있다. 적정용 지시액은 그 소량을 피적정 용액에 첨가하여 적정을 하는 것이 보통인데, 그렇게 하기 어려울 떄는 용액 바깥에서 쓴다.(외부지시약)
2. Data & Results
1. 일차표준용액인 HCl로 표준용액으로 쓰일 NaOH 농도 결정
용 액
농도 M (M)
적정액 V (ml)
계산방법
HCl (일차표준용액)
0.0901
12.12
MV = M`V`
NaOH (표준용액)
0.07434
10.00
2. 표준용액 NaOH를 이용한 미지 농도의 H2SO4의 농도 결정
실험회수
H2SO4 부피 (ml)
적정시 NaOH 부피 (ml)
H2SO4의 농도 (M)
1 회
10.00
12.71
0.04724
2 회
10.00
12.05
0.04479
3 회
10.00
10.02
0.03791
※ (NaOH 농도)×(NaOH 부피) = 2 (H2SO4 농도)×(H2SO4 부피)
※ 위의 계산식에서 계수 ‘2’는 H2SO4에서 H+가 2개씩 나오기 떄문임.
3. Discussion
(1) NaOH의 농도에 관한 고찰
실험시 실제로 녹여주기 위해 취한 수산화나트륨의 질량은 0.408g으로 NaOH의 분자량이 약 40인점으로 미루어 약 0.1 M이 될 것으로 예상했다. 하지만 적정에 의해서 계산된 농도는 0.07434M이 나왔다.
이런 차이의 주된 원인으로 다음 두 가지의 예측을 할 수 있다.
① NaOH(s)가 질량 측정이 실제보다 크게 측정되었다. : 조해성이 있어 공기중의 물이나 이산화탄소 등을 흡수하는 특성이 있다. 이로 인해 실제보다 더 무겁게 측정될 수 있다.
② NaOH(s)가 질량 측정시 보다 더 적게 용액에 녹게 되었다. : 조해성으로 인해 가루가 끈끈해져서 용지에 붙어, 측정된 양이 전부 증류액 속으로 들어가지 않을 수도 있다.
(2) 적정시 오차에 관한 고찰
뷰렛으로 NaOH용액을 5방울 떨어뜨렸을 떄의 부피가 약 0.30ml 정도였다. 그러므로 한 방울당 부피는 약 0.06ml가 된다. 이 한 방울에 의해서 생길 수 있는 H2SO4의 농도 변화 범위는
MΔV=ΔM`V`
이 되어, ΔM`=4.3×10-4M정도가 되어 실험결과로 나온 H2SO4 농도의 1/100정도로 큰 오차 요인이 될 수 없음을 알 수 있다.
(3) H2SO4 농도의 실험결과 값의 경향에 대한 분석
“2.-(2)”에서 보면 실험결과가 0.04724M→0.04479M→0.03791M 로 점점 농도가 엷어짐을 알 수 있다. 실험상의 오차에 의한 임의의 분포로 넘길 수도 있지만, 의미를 부여하기로 한다면, 다음과 같은 가설을 세울수 있다.
가설 : H2SO4가 높은 밀도를 가지는 관계로(물에 비해), 실험시간이 지남에 따라 뷰렛의 상반부와 하반부에서의 밀도(농도)가 차이를 보이게 된다.
가설이 맞다면, 첫실험에서는 실제 농도보다도 높은 값이, 마지막 실험에서는 실제 농도보다도 낮은 값의 농도가 나오게 된다. 이를 바탕으로 분석한다면 미지의 H2SO4 농도는 2회치의 실험값 0.04479M에 가까운 값을 가질 것이다.
4. Reference
1) 이화학사전, 김병희, 성문각, 1983, pp1068
2) 이화학사전, 김병희, 성문각, 1983, pp1165-1166
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11079157&sid=sanghyun7776&key=
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