적정(滴定) Titration

분석실험 정량분석 quantitative analysis 물질을 구성하는 양적 관계를 명확하게 하는 분석법 정성분석 qualitative analysis 시료의 구성 성분을 알아내는 분석법

적정 Titration 정량분석에서 부피분석을 위한 화학분석법. 일정한 부피의 시료용액 내에 존재하는 물질의 전량(全量)을, 이것과 반응하는 기지(旣知) 물질과 반응시켜 기지 물질의 농도로부터 미지(未知) 물질의 농도를 구하는 방법.

적정의 종류 중화적정 neutralization titration 산과 알칼리의 중화반응을 이용하여 정량하는 방법. 산염기 적정이라고도 함. 산화환원적정 oxidation-reduction titration 하나의 물질이 다른 물질에 의해 산화 또는 환원되는 반응을 이용하여 정량하는 방법. 침전적정 precipitation titration 침전을 생성시키는 반응을 이용하는 방법인데, 질산은 적정이 대표 예. 킬레이트적정 chelatometric titration 금속이온과 킬레이트 시약의 반응에 의해 킬레이트 화합물이 생성하는 반응을 이용하여 정량.

중화적정의 원리 중화반응 산의 수소이온 H+과 염기의 수산화이온 –OH으로부터 물이 생성되는 반응. H+ + -OH H2O H+ 1mol을 공급하는 산의 질량 산의 1g 당량 -OH 1mol을 공급하는 염기의 질량 염기의 1g 당량 H+ 1mol과 반응하는 염기의 질량

산(염기)의 1g 당량을 구할 때 다음과 같이 계산. 산(염기) 1mol의 질량(g) 산(염기) 1g 당량 = 산(염기) 1분자 중 H+(-OH) 수 산과 염기는 같은 g 당량수로 완전히 중화함. 용액 1L 중에 산 또는 염기 N g당량 포함하는 용액의 농도를 N 노르말농도라고 함. N노르말 농도의 산 용액 V mol 이 N’ 노르말농도의 염기용액 V’mol과 중화할 때 다음 식이 성립. NV = N’V’

중화적정곡선 산이나 염기를 적정할 때, 가해지는 시약의 양을 가로축에, pH의 변화를 세로축에 표시하는 그래프. 중화적정곡선 내에서 가장 급격한 변화를 보일 때의 범위에서 변색 범위를 가지는 지시약을 사용해야 중화점을 찾을 수 있음. 때문에, 실험에 사용하는 지시약의 종류는 중화적정곡선의 형태에 따라 선택해야 함.

중화적정곡선 염기의 양이 증가할수록 pH의 상승속도가 빨라지다가 중화점에서 pH가 대략 4에서 10으로 급격히 변화. 지시약을 폭넓게 사용. 중화점에서 pH가 7보다 높다. 이 경우에는 변색 범위가 염기성 쪽에 위치한(pH 8.2~10.0) 페놀프탈레인을 사용해야 중화점을 찾아낼 수 있음.

중화점에서 pH가 7보다 낮다. 이 경우에는 변색 범위가 산성 쪽에 위치한(pH 3. 1~4

pH 지시약은 각각 변색하는 pH범위가 정해져 있음. 그 범위를 변색범위(color change interval)라 함. pH indicator pH 지시약은 각각 변색하는 pH범위가 정해져 있음. 그 범위를 변색범위(color change interval)라 함. pH indicator color change interval Methyl orange 3.1~4.4 Congo red 3.0~5.0 Methyl red 4.2~6.2 Litmus 4.5~8.0 Phenol red 6.8~8.4 Phenolphthalein 8.3~10.0 Thymolphthalein 9.3~10.5

페놀프탈레인은 강알칼리성으로 하면 홍색에서 무색으로 변한다. Phenolphthalein의 변색 O O C C O O- 홍색(알칼리성액) -OH C C H+ OH O- HO O -OH H+ phenolphthalein 무색(산성액) O C O- 무색(강알칼리성액) OH C 페놀프탈레인은 강알칼리성으로 하면 홍색에서 무색으로 변한다. O- O-

표준액 용량분석에서 사용하는 정확한 농도의 용액. 농도는 노르말농도(normlity) [N]을 사용(단, 킬레이트 적정에서는 몰농도를 사용) 일반적인 적정에 사용하는 표준액의 농도는 1/10N이 취급하기 쉽다. 1N 용액은 용액 1L 중에 용질 1g당량을 포함하는 용액임. 즉, x[N] 용액은 용액 1L 중에 용질 x g당량을 포함하는 용액임.

표준액 제조법 1차 표준액 순수한 표준물질 x g당량을 정확히 칭량하여 물에 녹여 메스플라스크에 넣고, 다시 물을 채워서 정확히 1L가 되게 하면 x [N] 표준용액이 된다. 2차 표준액 시약이 불순물을 포함하거나 공기 중의 수분을 흡수하거나, 이산화탄소에 의해 변질한 경우 정확히 칭량할 수 없음. 이 경우 대략 칭량하는 목적 농도에 가까운 용액을 만든 후, 농도를 알고 있는 1차 표준액이나 기타 순수물질을 기준으로 하여 정확히 농도를 결정함. 이러한 방법으로 만든 용액을 2차 표준액이라 함. Mess flask

종점 Ending point 정량하려는 성분의 당량값과 같은 당량값의 표준액이 가해진 상태. 당량점(이론상 종점)이라고도 한다. 당량점과 적정조작에 있어서의 적정 종점과의 차이가 클수록 적정오차가 커진다.

식초 중의 아세트산 정량 준비물 시약-수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 수산(oxalic acid, HOOCCOOH), 아세트산(acetic acid, CH3COOH), 페놀프탈레인(phenolphthalein, C20H14O4) 기구-뷰렛(Burette), 삼각플라스크(Erlenmeyer flask), 미량 직시저울 실험방법 약 0.1N의 NaOH 수용액을 만든다. 즉 NaOH 약 0.4g을 증류수에 용해하여 100cc로 만든다. NaOH용액의 농도를 측정한다. 즉 수산표준용액 10cc를 피펫으로 삼각플라스크에 넣고 페놀프탈레인 용액 3~4방울을 가한다.

3) NaOH용액은 뷰렛에 넣어 수산 표준용액이 들어있는 삼각플라스크 위에 설치한다. 4) 뷰렛의 액면을 읽은 후 콕크를 열어 NaOH용액을 조금씩 삼각 플라스크에 떨어뜨린다. 이때 액의 일부가 핑크색이 되는데 흔들면 색이 사라진다. 5) 플라스크를 흔들어도 색이 사라지지 않으면 이때를 종점(end point)이라고 한다. 6) 이 조작을 3회 반복하여 종점에 도달할 때까지 사용된 NaOH용액량의 평 균치를 측정한다. 7) 만약 3회 평균한 값이 10.56cc라면 0.1N x 10cc = x N x 10.56cc 따라서 x =0.0947N 즉 NaOH용액의 규정농도는 0.0947N이 되는 것이다.

8) 농도가 결정된 NaOH용액을 사용하여 식초 중에 있는 아세트산의 농도 식초와 페놀프탈레인 용액을 넣은 후 같은 방법으로 적정한다. 9) 사용한 NaOH용액의 농도를 측정하여 앞의 식에 따라 아세트산의 농도 를 산출한다.

0.1N수산 표준용액 제조법 정제된 수산 6.303g을 칭량하여 비커 중의 소량의 물에 녹이고, 메스플라스크에 흘려 넣는다. 그 비커에 다시 물을 넣고 헹궈서 메스플라스크에 흘려 넣는다. 같은 조작을 반복하여 메스플라스크 눈금 E의 약간 아래까지 물을 가한다. 피펫이나 스포이드로 눈금까지 정확하게 물을 넣는다. 마개를 막고 플라스크를 충분히 흔들어 섞이도록 한다. 입구가 좁은 병에 넣어 보관한다.

페놀프탈레인 용액 제조법 페놀프탈레인 용액확인 및 보관 50ml 정도의 에탄올에 페놀프탈레인 분말 1g을 넣는다. 100ml 메스 플라스크에 페놀프탈레인 용액을 넣고, 다시 에탄올을 페놀프탈레인 용액을 담았던 용기에 부어 씻은 다음, 메스플라스크 에 부어 100ml의 눈금까지 액이 채워지도록 한다. 페놀프탈레인 용액확인 및 보관 알칼리액에 페놀프탈레인 용액 3~4방울을 떨어뜨리면 붉게 변한다. 갈색 시약병이나 알루미늄 호일로 감싼 시약병에 담아 보관한다.

뷰렛 사용법 뷰렛 눈금 읽기 : 뷰렛은 일반적으로 0.1ml단위로 눈금이 새겨져 있다. 눈금을 읽을 때에는 0.01ml단위까지 읽는다. 뷰렛에 표준용액을 채울 때 0ml에 맞출 필요는 없다. 정확히 처음 눈금을 읽으면 된다. 소량씩 뷰렛 속의 표준 용액을 시료에 넣기 위해서는 코크를 빠른 속도로 한 바퀴 회전 시키면 된다. 항상 뷰렛의 눈금을 주의 깊게 관찰해서 눈금 밑으로 용액을 사용하지 않도록 한다. 눈금을 읽을때 수용액의 경우는 항상 용액 표면 아래 부분을 읽는다. Meniscus 응집력>부착력 : 위가 볼록 응집력<부착력 : 위가 오목