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

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

완충용액

1. 서론(실험 목적)

산 염기 반응의 pH 적정원리를 이해하고, 완충용액을 사용하는 목적을 이해한다.

2. 이론적 배경

1) 강산을 강염기로 적정할 때 pH는 적정되지 않은 산이나 과잉 염기의 농도만으로 구해질 수 있다.
이는 생성된 공역염기는 pH에 어떠한 영향도 미치지 않기 때문이다.
그러나 약산을 강염기로 적정할 때 몇가지 고려할 점이 있다.

어떤 약산이 수용액중에서 이온화되어 소량의 H 이온을 생성할 때 다음과 같이 된다.

HA → H +A (1
6-1)

OH 이온이 첨가되면 H 이온을 중화시켜 다음과 같이 된다.

OH + H → H₂O (1
6-2)

H 이온의 제거는 약산과 그 이온들 사이의 평형을 방해한다.
따라서 더 많은 HA가 이온화 되어 다시 평형에 도달하게 된다.
새로이 형성된 H 이온은 더욱 OH 이온에 의해 원래의 모든 수소가 중화될때까지 계속해서 중화시킨다.

따라서

HA + OH → H₂O + A (1
6-3)

이다.

2) A 이온의 가수분해로 인하여 적정의 종점(당량점)에서 pH값은 7보다 높아지는 데, 이는 식(1
6-3)의 잔존 HA가 없어지면서 A 이온은 물과 반응하여 OH 이온과 미이온 약산인 HA를 형성하는 평형반응이기 때문이다.

3) 완충제는 이와 같은 원리에 의하여 pH 적정시 급격한 변화를 방지해 주는 물질이다.
대개의 완충 혼합물은 공역산과 공역염기의 두가지 물질로 되어있다.
산성완충용액은 약염기와 그 염(공역산)을 포함하는데, 두물질이 첨가되는 H 이온 또는 OH 이온을 부분적으로 흡수하기 때문에 pH의 급격한 변화가 일어나지 않게 된다.

참고로 약산 HA의 K 와 pH와의 관계는 Henderson-Hasselbalch 식에 의해 다음과 같이 표기된다.

pH=pK+ log (1
6-4)



※완충용액

외부로부터 어느 정도의 산 또는 염기를 가해도 그것들의 영향을 받지 않고, 수소이온농도를 일정하게 유지하려고 하는 용액.

완충액이라고도 한다.
일반적으로 약한 산과 그 염, 또는 약한 염기와 그 염의 혼합용액이 완충작용을 한다.
예를 들면, 약한 산으로서의 아세트산, 그 염으로서의 아세트산나트륨에 대해서 생각하면, 아세트산에 대해서는

CH3COOH CH3COO-＋H+…①

과 같은 해리평형(解離平衡)이 성립되어, 아세트산에 비해서 아세트산이온의 농도는 매우 작다.
한편, 아세트산나트륨은

CH3COONa → CH3COO-＋Na+…②

과 같이 대부분이 해리하므로, 용액 속의 아세트산이온의 농도는 아세트산나트륨의 농도에 따라 결정된다.

이 용액에 외부에서 수소이온 H+이 가해지면(산을 가하면), ②식에서 생긴 대량의 CH3COO-과 반응하여 ①식의 평형에 의해서 오른쪽에서 왼쪽으로 나아가고, 가해진 H+은 아세트산이 되어 제거되므로, 용액의 수소이온농도는 거의 변하지 않는다.
또 수산이온 OH-이 가해지면(염기를 가하면) 용액속의 H+은 중화되어 제거되지만, ①식의 평형은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행하여 다시 H+을 생성하여용액의 수소이온농도를 거의 일정하게 유지하게 된다.
이와 같은 작용을 완충작용이라 하며, 화학반응은 물론 생체 내에서도 중요한 구실을 한다.
이상의 혼합용액을 와르포르의 완충용액이라고 하는데, 이 밖에 필요로 하는 pH와 사용하는 시약에 따라 세렌센 ·코르토프 ·매킬베인 ·미하에리스 ·브리튼-로빈슨 등의 완충용액이 있다.

3.실험기기 및 시약

①기기: 플라스크, 비이커, 뷰렛

②시약: KOH, EDTA (Ethyldiamine tetraacetic acid), 식초산 수용액, 식초산나트륨

-0.1M KOH

: 가성칼륨이라고도 한다.
사방정계의 백색 결정으로 녹는점 360.4℃, 끓는점 1,320℃, 비중 2.055이다.
조해성이므로, 공기 중에 두면 물을 흡수하여 녹고 이산화탄소를 흡 수하여 탄산칼륨이 된다.
물에는 발열하면서 잘 녹고, 수용액은 알칼리성을 나타낸다.
용해도는 물 100g에 대하여 0℃에서 97g, 100℃에서 178g이다.
알코올, 글리세롤 등에 도 녹는다.
화학적 성질은 수산화나트륨과 거의 같으나 부식성이 더 강하고, 이산화탄 소를 흡수하는 힘도 수산화나트륨보다 강하며, 또한 이 때 생기는 탄산칼륨은 탄산나 트륨보다 침전이 덜 생기므로 실험실에서 이산화탄소를 흡수시키는 데도 쓰인다.



4.실험방법

0.1M인 약산 Ethyldiamine tetraacetic.. Down



..... (중략)






제목 : [화학공학] 완충용액 - 산, 염기 반응의 ph적정원리, 완충용약을 사용하는 목적 Down
출처 : 지식114 자료실



[문서정보]

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자료제목 : [화학공학] 완충용액 - 산, 염기 반응의 ph적정원리, 완충용약을 사용하는 목적
파일이름 : 화학공학 완충용액 - 산, 염기 반응의 ph적정원리, 완충용약을 사용하는 목적.hwp
키워드 : 화학공학,완충용액,염기,반응,ph적정원리,완충용약,사용하,목적,반응,완충용약



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