분석화학실험 | Synthesis and Analysis of Ammonium Decavanadate - 데카바나듐산 암모늄의 합성과 분석

 

 

 

TIP

 

 

1. (NH₄)₆V₁₀O₂₈·6H₂O을 합성하고 KMnO₄ 용액으로 바나듐산 이온의 농도를 분석하여 순도를 알 수 있다.
2. 데카바나듐산 암모늄을 합성하고 산화환원적정을 이용하여 과망간산 칼륨을 적정해 바나듐의 양을 구해본다.

 

 

 

KMnO₄의 표정

순수한 과방간산칼륨은 보통 미량의 이산화망간을 포함하고 있다. 또 용매로 사용하는 증류수에는 과망간산으로 환원되는 먼지, 유기물 기타 환원제가 조금씩 들어있을 수 있고 이들이 과망간산과 이산과망간산을 만든다. 표준용액은 일단 대략 원하는 제일표준물(옥살산, 아비산 등)을 이용해서 표준화적정을 하여 원하는 농도를 결정하도록 한다. 주의할 점은 과망간산칼륨 시약이나 또는 용액을 만드는 도중에 생긴 이산화망간 고체를 제거해 주어야 한다. 그렇지 않으면 이 것에 촉매 역할을 하여 과망간산 분해가 촉진되기 때문이다.

 

이 때 거름종이를 쓰면 안 되고 유리 거르개를 쓰도록 한다. 반응 속도는 느리다. 그러나 일단 망간(Ⅱ) 이온이 생기면 이 것이 촉매가 되어 반응이 빨라진다. 즉 망간(Ⅱ)과 과망간산이 반응하여 중간 산화제를 만들고 이 중간체가 과망간산보다 더 쉽게 옥살산을 산화시키는 성질이 있기 때문이다. 일반적으로는 무시할 정도이며 망간(Ⅱ)을 촉매로 쓰든지 70℃ 이상의 높은 온도에서 적정하면 막을 수 있다.

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실험 방법

1. 데카바나듐산암모늄의 합성

1) 데카바나듐산암모늄(NH₄VO₃) 3.0g을 100㎖의 물에 넣고 계속 저어주면서(끓이지 않는다), 고체 대부분 또는 전부가 녹을 때까지 가열한다. 용액을 거른 다음 저어주면서 50% 아세트산 4㎖를 가한다.

 

2) 저어주면서 95% 에탄올 150㎖를 가한 다음, 냉장고나 얼음 중탕에서 식힌다.

 

3) 15분간 0～10℃로 유지한 후, 오렌지색의 생성물을 감압 여과하고 얼음같이 찬 95% 에탄올 15㎖로 두 번 씻는다.

 

4) 공기 중에서 이틀 동안 말린다. (먼지가 들어가지 않도록 주의한다.) 전형적인 수득량은 2.0～2.5g 이다.

 

2. KMnO₄로 바나듐 분석

1) KMnO₄제조 및 표정

① KMnO₄ 1.6g을 증류수 500㎖에 녹여 0.2M KMnO₄^- 용액을 만든다. 1시간동안 가볍게 끓이고, 뚜껑을 덮어 하룻밤 식힌다. 깨끗한 소결 유리 깔대기로 거르는데, 처음 20㎖의 거른액은 버린다. 용액을 깨끗한 황갈색 유리병에 저장한다. 용액이 뚜껑에 닿지 않게 한다.

② 옥살산나트륨(Na₂S₂O₄)을 105℃에서 1시간 동안 말리고, 건조용기에서 식힌 후, 약 0.25g의 시료 세 개를 칭량하여 500㎖ 플라스크 또는 400㎖ 비커에 넣는다. 각각에 새로 끓여 식힌 0.9M H₂SO₄ 250㎖를 가한다. 온도계로 저어서 시료를 녹이고, 적정에 필요한 이론적인 KMnO₄ 용액의 90～95%를 가한다. (이론적인 양은 과망간산염 용액을 제조할 때 사용한 KMnO₄ 의 양으로 계산될 수 있다.)

③ 색깔이 없어질 때까지 실온에서 방치한다. 그런 다음, 그 용액을 50～60℃로 가열하고 엷은 분홍색이 처음으로 지속될 때까지 KMnO4 를 가하여 적정을 끝낸다. 종말점 부근에서는 가 방울의 색이 없어질 때까지 30초간 기다리면서 서서히 진행시킨다. 바탕실험으로 0.9M H₂SO₄ 250㎖를 동일한 엷은 분홍색이 나타날 때까지 적정하라.

 

2) 바나듐 분석

① 데카바나듐산암모늄 0.3g 시료 두 개를 정확히 달아 250㎖ 플라스크에 넣고, 각각을 1.5M 40 ㎖로 녹인다.(필요하다면 데워준다.)

② 후드에서 물 50㎖와 NaHSO₃ 1g을 각각에 가하고 흔들어 녹인다. 5분 후, 15분간 부드럽게 끓여 를 날려 보낸다.

③ 50㎖ 뷰렛으로부터 0.02M KMnO₄ 표준용액으로 따뜻한 용액을 적정한다. 종말점으로 과량의 MnO₄^-로 인한 어두운 그늘 위에 VO₂⁺의 노란색이 15초간 지속될 때로 잡는다.

 

 

 

[분석화학실험]Synthesis and Analysis of Ammonium Decavanadate 레포트