[화학공학] 완충용액 - 산, 염기 반응의 ph적정원리, 완충용약을 사용하는 목적

1. 완충용액의 정의

완충용액은 pH 변화에 저항하여 일정한 pH를 유지하는 용액이다. 이는 약산과 그 염 또는 약염과 그 산이 일정 비율로 혼합되어 형성된 용액으로, 외부에서 산이나 염기를 첨가할 때 pH의 급격한 변화를 방지하는 역할을 한다. 예를 들어, 인체의 혈액은 7.35에서 7.45의 pH 범위를 유지하는데, 이 범위 내에서 pH가 7.0보다 낮아지거나 7.8 이상으로 올라가면 생명 유지에 위협이 될 수 있다. 혈액은 탄산수소나트륨(중탄산나트륨, NaHCO3)과 탄산나트륨(Na2CO3) 등을 이용한 완충용액으로 pH를 조절한다. 일상생활에서도 완충용액이 활용되며, 예를 들어 탄산수는 약산인 탄산(H2CO3)과 수산화나트륨 또는 탄산나트륨이 적절히 조합된 완충용액이다. 화학 실험에서 흔히 사용하는 수소 이온 농도 측정을 위해 사용되는 완충용액은 수십종이 넘는다. 일반적으로 완충용액은 pH 변화가 1단위당 1~2이하로 제한되는데, 이는 해당 용액이 유지하는 전해질 농도와 관련이 깊다. 수용액이 갖는 산과 염기 농도의 비율이 일정하게 유지될 때 pH는 변화하지 않거나 매우 미미하다. 통계 자료에 따르면, 완충용액의 pH는 외부 산 또는 염기가 100배 또는 1000…