일반화학실험 | 생활 속의 산염기 적정 - NaOH의 옥살산을 이용한 적정법

 

 

 

TIP

 

 

산과 염기의 중화반응을 이용해서 NaOH의 옥살산을 이용한 적정법을 배우고 일상 생활에서 사용되는 식초에 포함된 산의 농도를 알아낸다.

 

 

 

과일 주스를 충분히 발효시키면 톡 쏘는 신맛을 내는 식초가 만들어진다. 아세트산 (CH₃COOH)이라는 “산”이 만들어지기 때문이다. 이와는 달리 수산화나트륨(NaOH)처럼 미끌거리는 느낌을 주는 “염기”라고 부르는 화합물도 있다. 이러한 산과 염기는 우리주변에서 매우 다양하게 존재하고 있으면서 일상생활과 우리 몸속의 화학변화에 중요한 역할을 하고 있다. 브뢴스테드-로우리의(Brönsted, J. N. & Lowry, T. M) 산-염기 이론에 따르면 수소 이온을 내놓을 수 있는 물질을 “산”이라고 하고, 수소 이온을 받아들일 수 있는 물질을 “염기”라고 한다.

 

∙ 대표적인 산(Acid) : 염산(HCl), 황산(H₂SO₄), 인산(H₃PO₄)

∙ 대표적인 염기(Base) : 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH₃)

 

주기율표에서 I족과 II족에 속하는 알칼리 족과 알칼리 토금속족에 속하는 원소의 수소화물들이 주로 염기에 해당하므로 염기를 “알칼리”라고 부르기도 한다. 하지만 암모니아(NH₃)처럼 알칼리 족 원소의 화합물이 아니면서도 염기성을 나타내는 화합물도 많기 때문에 “알칼리”보다는 “염기”라고 부르는 것이 더 일반적인 의미를 갖는다.

 

산과 염기는 서로 대립적인 특성을 가지고 있고, 산과 염기가 함께 혼합되면 물(H₂O)와 염(鹽, salt)이 생성되는 “중화 반응”이 일어난다. 양잿물이라고 부르는 부식성이 강한 수산화나트륨(NaOH)수용액에 역시 부식성이 강한 염산(HCl)을 적당히 넣어주면 염화나트륨(NaCl)이 만들어져서 산과 염기의 부식성이 모두 없어져 버린 소금물이 되는 것이 바로 그런 중화 반응의 예이다.

 

HCl + NaOH  →  NaCl + H₂O

 

 

실험 방법

A. 지시약을 이용한 산·염기 분석

A-1. NaOH 표준용액 적정

1) 0.50M 옥살산 표준용액을 제조하여 50㎖ 를 뷰렛에 채워 준비한다.

 

2) 준비된 0.5M NaOH 용액 20.00㎖와 마그네틱바를 삼각플라스크에 넣고 페놀프탈레인 용액 2 방울을 떨어뜨린다.

 

3) 2번의 NaOH 용액에 옥살산 표준용액을 떨어뜨리면서 교반시킨다. NaOH 용액의 연홍색이 사라지기 시작하면 옥살산 표준용액을 한방울씩 천천히 떨어뜨리면서 NaOH 용액의 색을 관찰한다.

 

4) NaOH 용액의 색이 사라질 때(종말점), 뷰렛의 콕을 잠그고 옥살산 표준용액의 들어간 양을 기록한다.

 

5) 0.5M NaOH 용액 30.0㎖와 40.00㎖에 대해 2～4번 과정을 반복한다.

 

6) 위의 적정 결과들을 이용해서 표준용액으로 사용될 NaOH 용액의 정확한 농도를 결정한다.

 

 

A-2 식용 식초를 이용한 적정(산 : 식초 약산, 염기 : NaOH 강염기)

1) 식초(acetic acid) 5.00㎖를 피펫으로 정확하게 취해서 50 ㎖ 비커에 넣고 무게를 잰다.

 

2) 40 ㎖의 증류수를 넣은 다음 페놀프탈레인 지시약 2～3방울을 넣는다.

 

3) 뷰렛에 0.5M NaOH 표준용액을 넣고 적정한다. 페놀프탈레인의 분홍색이 나타나기 시작하면 NaOH용액을 조금씩 넣어주면서 용액을 잘 저어준다.

 

4) 분홍색이 30초 이상 지속된 후 없어지면 NaOH용액 한 방울을 더 넣어주고 종말점으로 정한다.

 

B. pH 미터를 이용한 산·염기 분석(A실험과 동일한 용액을 이용)

B-1. NaOH 표준용액 적정

1) pH meter 기의 전원을 켜고, pH 4.01, 7.00, 10.01 buffer solution을 이용하여 보정한다. (2nd 버튼→ cal 버튼 → 유리전극을 pH 4.01 buffer에 담근다 → 화면에서 삐 소리와 함께 숫자가 깜빡거리면 yes 버튼을 누른다. 7.00, 10.01 buffer에 반복한다)

 

2) 준비된 0.5M NaOH 용액 30.0㎖를 비커에 넣고 0.50M 옥살산 표준용액 20㎖ 이상을 뷰렛에 채워 준비한다.

 

3) 비커에 pH meter의 유리전극을 담근 후 적당히 교반시킨다.

 

4) NaOH 용액을 일정한 양씩 떨어뜨리고 pH meter의 화면에 ready가 나오면 그 때의 pH를 기록한다. pH의 변화가 커지면 NaOH 용액의 양을 조금씩 넣고 관찰한다.

 

5) pH 2 이하가 되면 적정을 끝낸다.

 

B-2 식용 식초를 이용한 적정

1) 식초 5.00 ㎖를 피펫으로 정확하게 취해서 50㎖ 비커에 넣고 무게를 잰다.

 

2) 40㎖의 증류수를 넣은 다음 페놀프탈레인 지시약 2～3방울을 넣는다.

 

3) 뷰렛에 0.5M NaOH 표준용액을 넣고 적정한다.

 

 

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