과망간산 칼륨과 과산화수소의 산화-환원 반응을 이용해서 과산화수소의 순도를 결정한다.
산화-환원 반응은 산-염기의 중화 반응과 마찬가지로 우리 주변에서 많이 일어나고 있는 매우 중요한 반응이다. 화합물은 양전하를 가진 원자핵들 주위에 음전하를 가진 전자가 구름처럼 분포하고 있는 구조로 되어 있다. 화합물을 둘러싸고 있는 전자는 화합물의 종류에 따라서 쉽게 떨어져 나갈 수 있는 경우도 있고, 그렇지 않은 경우도 있다. 그러므로 서로 다른 종류에 따라서 쉽게 떨어져 나갈 수 있는 경우도 있고, 그렇지 않은 경우도 있다.
그러므로 서로 다른 종류의 화합물들이 서로 가까이 다가오게 되면 한 화합물로부터 다른 화합물로 전자가 옮겨가는 화학 반응이 일어날 수 있다. 이처럼 화합물 사이에 전자가 옮겨가는 반응을 산화-환원 반응이라고 한다. 산화-환원 반응에서 전자를 잃어버리는 화합물은 “산화”되었다고 하고, 그 전자를 받아들이는 화합물은 “환원”되었다고 한다. 전자를 내어주어서 다른 화합물을 환원시키는 화합물을 환원제(또는 전자주개)라고 하고, 전자를 받음으로써 다른 화합물을 산화시키는 화합물을 산화제(또는 전자받개)라고 한다.
철(Fe)이 공기 중에 산소와 반응해서 산화철이 되는 경우에 철은 전자를 내어줌으로써 산소를 환원시키고 자신은 산화된다. 석탄의 탄소나 휘발유의 탄화수소가 공기 중의 산소와 결합하여 이산화탄소와 물이 만들어지는 반응이나, 녹색 식물의 잎에서 탄수화물과 함께 산소가 만들어지는 반응도 모두 산화-환원 반응을 이용하고 있다. 산화-환원 반응은 산-염기 반응과 마찬가지로 정량적으로 일어나기 때문에 시료의 농도를 알아내는 부피 분석법으로 활용될 수 있다.
농도를 정확하게 알고 있는 산화제 또는 환원제의 표준 용액으로 시료를 완전히 산화 또는 환원시키는 데 필요한 양을 측정하면 시료에 들어있는 물질의 농도를 알 수 있다. 산화-환원 적정의 종말점은 여러 가지 방법으로 알아낼 수 있다. 일반적으로 화합물이 산화되거나 환원될 경우에는 색깔이 변화하는 경우가 많기 때문에 사용한 산화제나 환원제의 색깔 벼화로부터 종말점을 직접 알아낼 수 있는 경우도 잇고, 산-염기 적정에서처럼 지시약을 사용하기도 하며, 전기적인 방법을 사용하기도 한다.
실험 방법
실험 A. 과망간산칼륨 용액의 표준화
1) 순수한 옥살산 나트륨 약 0.7g의 무게를 화학저울로 정확하게 측정해서 100㎖ 부피플라스크에 넣고, 소량의 증류수로 완전히 녹인 후에 눈금까지 증류수를 채우고 잘 섞어서 표준 용액을 만든다.
2) 피펫으로 표준 용액 10㎖를 정확하게 취해서 250㎖ 삼각플라스크에 넣고, 60㎖의 증류수와 1:1 황상 5㎖를 넣어준다.
3) 삼각플라스크를 온도가 70～80℃ 정도인 물중탕에 넣어서 잘 흔들어주면서 과망간산칼륨 표준 용액이 담긴 뷰렛을 이용해서 적정한다. 과망간산칼륨을 너무 빨리 넣지 않도록 한다. 삼각플라스크를 흔들어주면 과망간산칼륨의 엷은 자주색이 없어진다. 그러나 종말점에 가까워지면 색깔이 없어지는 시간이 점점 길어질 것이다. 과망간산칼륨 용액 한 방울을 넣어서 엷은 자주색이 30초 이상 남아있으면 종말점으로 한다.
4) 적정 실험을 두 번 더 반복해서 과망간산칼륨 용액의 정확한 농도를 결정한다.
실험 B. 과산화수소 용액의 정량
1) 3% 과산화수소 수용액 5㎖를 정확하게 측정해서 100㎖ 부피 플라스크에 넣고 증류수를 눈금까지 채운다.
2) 이 용액 10㎖를 정확하게 취해서 250㎖ 삼각플라스크에 넣고 용액의 부피가 약 100㎖가 되도록 증류수로 묽힌 다음 1:1 황산 10㎖를 넣는다.
3) 뷰렛에 0.02M KMnO4 표준 용액을 넣고, 상온에서 삼각플라스크를 잘 흔들어주면서 적정한다. 실험 A와 같은 방법으로 종말점을 결정한다.
4) 적정을 두 번 더 반복해서 과산화수소 용액의 농도를 결정한다.
[일반화학실험]산화, 환원 적정 : 과망간산법 레포트
1. 실험 목적 가. 과망간산 칼륨과 과산화수소의 산화-환원 반응을 이용해서 과산화수소의 순도를 결정한다. 2. 실험 이론 및 원리 가. 실험 배경 산화-환원 반응은 산-염기의 중화 반응과 마찬가
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