[자연과학] 화학 및 실험 산 염기 적정

화학 및 실험 ? 산 염기 적정

①실험 제목:산 염기 적정

②실험 이론:

과일 주스를 적절히 발효시키면 알코올이 만들어지지만 충분히 발효시키면 톡 쏘는 신맛을 내는 식초가 만들어진다. 아세트산(일명 초산)이라는 “산”이 만들어지기 때문이다. 이와는 달리 수산화 나트륨(일명 양잿물)처럼 미끌거리며 쓴맛 느낌을 주는 “염기”라고 부르는 화합물도 있다. 이러한 산과 염기는 우리 주변에서 매우 다양하게 존재하고 있으면서 일상 생활과 우리 몸속의 화학 변화에 중요한 역할을 하고 있다.
HCl + NaOH→ NaCl +
산과 염기의 중화 반응은 매우 빠르고 화학량론적으로 일어나기 때문에 중화 반응을 이용해서 수용액 속에 녹아있는 산이나 염기의 농도를 정확하게 알아낼 수 있다. 그런 실험을 산-염기 적정이라고 부른다. 적정 시에는 뷰렛을 사용하는 장치를 이용한다.
염산이 들어있는 수용액에 수산화 나트륨 수용액을 조금씩 넣어주면 용액의 pH값이 변화한다. 즉, 수산화 나트륨을 넣기 전에는 용액이 강한 산성을 나타내다가 용액에 들어있는 염산의 양과 정확하게 같은 양의 수산화 나트륨을 넣어주면 pH값이 7이 되고, 수산화 나트륨을 더 넣어주면 용액이 강한 염기성을 나타내게 된다. 용액 속의 염산을 완전히 중화시킬 만큼의 수산화 나트륨을 넣어준 상태를 “당량점”이라고 한다.
적정을 이용해서 산이나 염기의 농도를 알아내기 위해서는 농도를 정확하게 알고 있는 염기성 용액이나 산성 용액이 필요하다. 정확한 농도를 미리 알고 있는 용액을 표준 용액이라고 한다.
적정 실험에서 중화 반응이 완전히 이루어졌다고 판단되는 상태를 “종말점”이라고 부른다. 이상적으로는 종말점과당량점은 같아야 하지만 여러 가지 불확정도 때문에 실제 종말점은당량점과 정확하게 일치하지 않을 수도 있다.

①중화적정 :산 또는 염기의 표준용액을 사용하여 농도를 알 수 없는 염기 또는 산을 적정함으로써 정량분석(定量分析)하는 방법이다. 화학반응 중에서 중화반응은 매우 신속하게 진행되고, 산염기 지시약에 의해서 중화점을 쉽게 알 수 있기 때문에 산 또는 염기를 정량할 수가 있다. 산의 표준용액을 사용하여 염기를 적정하는 염기적정과, 염기 표준용액을 사용하여 산을 적정하는 산적정이 있으며, 산염기적정이라고도 한다. 산의 표준용액으로는 염산 또는 황산을 사용하고, 염기의 표준용액으로는 수산화나트륨 또는 수산화바륨 등을 사용한다.

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②당량점:중화반응을 포함한 모든 적정에서 적정당하는 물질과 적정하는물질사이에 양적인 관계를 이론적으로 계산해서 구한 점을 말한다. 적정에서 시료에 대해 화학량론적으로당량의 표준시약이 첨가된 점으로, 실험적으로 검출된 종말점과 반드시 일치하지는 않는다.

③종말점:중화 적정에서 표준 용액과 분석 물질은 수소 이온과 수산화 이온이 정확하게 1 : 1의 몰비로 반응하기 때문에 중화에 사용된 적정액의 양을 당량점(當量點)이라고 한다. 그러나 당량점은 이상적인 값이고 실제는 몇 가지 방법으로 얻는데, 이것을 종말점이라고 한다. 종말점과당량점의 차이는 피할 수 없다. 이때 그 차이를 적정 오차라고 부르며, 종말점을 어떻게 결정하느냐에 따라 적정 오차를 줄일 수도 있다.

④지시약 :용액에 극히 소량을 첨