2. 실험 목적
지시약을 이용한 산-염기의 적정을 통해서 적정법을 이해하고 농도를 모르는 산이나 염기의 농도를 구한다.
3. 실험 원리
산과 염기가 섞이면 산에서 나오는 H+와 염기에서 나오는 OH-가 반응하여 H2O가 생성되는 반응, 즉 중화 반응1)이 일어나게 된다. 예를 들면, NaOH 용액으로 HCl 용액을 적정할 때의 반응은 다음과 같다.
H+ +Cl- +Na+ +OH- → Na+ + Cl- + H2O
산과 염기의 중화반응은 화학량론적이며 매우 빠르게 일어나기 때문에 중화반응을 이용하면 수용액 속에 녹아 있는 산이나 염기의 농도를 정확하게 알아 낼 수 있으며, 이런 실험 방법을 산-염기 적정법이라고 한다.
산과 염기의 중화반응의 경우 산을 완전히 중화시킬 만큼의 염기를 넣어준 상태를 “당량점”이라고 하고 당량점2)에서는 순수한 산 또는 염기만 있을 때와는 다른 pH를 나타낸다. 당량점 부근에서는 pH 변화가 있으므로 pH 미터를 사용하면 당량점을 편리하게 찾을 수 있으나 보통의 경우 수용액의 pH에 따라 색이 변하는 지시약을 사용한다. 적당한 지시약을 사용하면 반응의 종말점2)을 쉽게 찾을 수 있고, 이로부터 반응의 당량점을 알 수 있다. 산-염기 적정법의 종류와 그 때 쓰이는 지시약을 알아보자.
1) 강산과 강염기의 중화
HCl + NaOH → Na+ + Cl- + H2O
Na+와 Cl-는 물을 가수분해시키지 못하기 때문에 수용액은 중성이 되므로 당량점에서의 pH는 7이 되고, 당량점 부근에서의 pH 변화가 굉장히 크기 때문에 (pH 4∼10 정도) 이 범위 안에서 변색을 일으킬 수 있는 지시약인 페놀프탈레인(무색 8.3∼10.0 분홍색), 메틸오렌지(붉은색 3.1∼4.4 노란색)를 쓰면 된다.
2) 약산과 강염기의 중화
CH3COOH + NaOH → H2O + Na+ + CH3COO-
Na+는 물을 가수분해시킬 능력이 없고, CH3COO-는 H2O를 가수분해시켜 OH-를 내놓는다.
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2012.02.29
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