일반생물학실험 | 완충액과 증류수의 염산투여에 따른 pH대조

 

 

 

화학, 생물등 많은 과학에서 완충작용은 중요하게 여겨진다. 화학에서는 공통 이온이 들어 있는 산-염기 용액의 응용 중에서 가장 중요한 것이라고 말할 정도이다. 여기서 완충용액의 간단한 정의를 알아보면 완충 용액(buffered solution) 은 수산화 이온이나 양성자가 첨가될 때, 그 pH변화를 막는 용액이다. 완충용액의 가장 중요한 실제 예는 혈액이다. 생체 반응에서 생기는 산이나 염기를 그 pH변화 없이 흡수할 수 있다. 세포는 매우 좁은 pH 범위에서만 살아 남을 수 있기 때문에 혈액의 pH를 일정하게 유지하는 것은 매우 중요하다.

 

혈액 속의 탄산은 이산화탄소가 물과 반응하여 생성되는데 유리되면 HCO₃^- 와 H⁺를 만든다. 탄산과 중탄산염 사이에서의 화학적 평형이 pH의 조절자 역할을 하는 것이다. H₂CO₃는 수소이온의 제공자인 산이고 중탄산염 HCO₃^-는 H⁺를 받아들이는 염기가 된다. pH가 오르면 산에서 염기로, pH가 낮아지면 염기에서 산으로의 반응이 일어나 농도가 조절된다. 즉 산과 염기가 평형을 이루는 탄산-중탄산염 완충용액 시스템인 것이다. 그리고 혈액의 pH가 7이하로 낮아지면 회복할 수 없는 혼수상태에 빠지게도 된다. 본 실험의 목적은 완충액에 직접 산을 넣어 관찰함으로써 대조군과의 비교로 완충액의 작용을 알아보는 데에 있다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 우선 pH meter를 사용하기 위해 먼저 calibration을 해놓는다. 그 후 완충액을 만든다.

 

2) 본 실험에서 만들 완충액은 working solution 1x에 대해 tris는 40mM이 필요하며 EDTA는 1mM이 필요하다. 본 실험에서는 5x TAE buffer 200㎖를 만들 것이다.

 

3) 각각의 양을 계산 해 보면 tris의 M.W는 121g인데 1L에 121g이 들어있으면 1㏖이 된다는 이야기이다. 이 때 200㎖에 대한 40mM을 만들어야 하므로 우선적으로 200㎖의 1㏖ 을 만들려면 1L⨉121g = 0.2L⨉K 와 같다. 이렇게 풀면 K는 24.2g이 나온다.

 

4) 또한, 이 때 40mM이 되야하므로 0.04배를 곱해주고 5x(농도)이므로 5배를 해주면 최종적으로 4.84g이 필요하다. EDTA를 계산해보면 EDTA는 1mM가 필요한데 실험실에는 0.5M의 EDTA가 준비되어있다.

 

5) 1L일 때 1mM이 필요하므로 200㎖에는 도 1mM이 되야 한다. M=㏖/V를 이용하여 MV=M'V'을 이용한다. (M=몰농도 ㏖=몰수 V=부피) 500mM⨉1000㎖=1mM⨉x를 풀면 x는 2㎖즉 2000㎛가 필요하다.

 

6) pH농도를 8정도로 맞추기 위해 acetic acid는 1142㎛이 필요하다. 완충액을 만들 때 는 200㎖가 넘는 비이커에 먼저 100㎖의 증류수를 담는다.

 

7) 준비한 3가지를 모두 넣고 메스실린더를 사용해 정확히 200㎖가 되게끔 맞춘 후 balance를 사용하여 잘 섞어준다.

 

8) 대조군 증류수 200㎖도 준비한 후 50㎛의 1N 염산을 5번 나누어 넣으며 calibration 해놓은 pH meter로 대조군과 증류수를 비교한다.

 

9) 본 실험에서는 100㎖만 사용하고 100㎖는 sealing해 놓는다.

 

 

 

[일반생물학실험]완충액과 증류수의 염산투여에 따른 pH대조 레포트