일반화학실험 | 용해도 곱 상수의 결정

 

 

 

TIP

 

 

1. 공통이온효과를 이용하여 Ca(OH)₂의 용해도 및 용해도곱 상수를 결정하는 방법을 알아본다.
2. 공통이온효과의 원리를 이용하여 평형상수와 용해도곱 상수를 결정하는 방법을 알 수 있다.
3. Ca(OH)₂로 포화된 용액에 OH^-을 넣어 주면 공통이온효과에 따라서 Ca⁺농도가 감소하게 된다.

 

 

 

화학평형(Chemical Equilibrium)

가역반응에서 정반응의 속도와 역반응의 속도가 평형인 상태를 화학평형이라 한다. 생성물과 반응물이 일정한 비율로 존재하는 상태의 경우, 외부에서 관찰시, 반응이 정지된 것처럼 보인다. 이 것을 화학반응이 평형에 도달하였다고 한다. 이러한 현상이 나타나는 이유는 반응물이 생성물로 전환되는 속도와 생성물이 반응물로 전환되는 속도가 같기 때문이다.

 

따라서 평형상태는 정지된 것이 아니고 정반응과 역반응이 계속 진행되는 상태지만 두 반응의 속도가 같은 상태이다. 반응계가 일단 평형상태에 도달하면 외부 조건이 변화하지 않는 한 그 이상 변화하지 않는데, 외부 조건의 변화에 따른 평형의 이동은 르샤틀리에의 원리를 적용하여 예측할 수 있다. “평행상태에 있는 계에 압력을 가하면 평형은 이 압력을 감소시키는 방향으로 이동한다.”

 

 

용해도

포화용액 속의 용질의 농도 용질이 용매에 용해할 때 일정온도에서는 그 양에 한도가 있다. 이 한도를 용질의 용매에 대한 용해도라 하며 보통 용매 100g 속의 용해하는 용질의 g수로 나타낸다. 예를 들면 물 100g에 대하여 염화나트륨은 20℃에서 35.8g까지 녹는다. 이 경우 염화나트륨의 물에 대한 용해도는 20℃에서 35.8이라고 한다. 이에 대하여 용매 100g대신에 용액 100g을 사용하는 경우도 있는데 위의 염화 나트륨의 예에서는 35.8×(100/100+35.8)≒26.4 가 된다.

 

용해도는 물질에 따라 다르므로 그 물질의 특성이 된다. 또 같은 물질이라 하더라도 용매의 종류에 따라 용해도가 달라진다. 용매가 물인 경우는 잘 녹지 않으나 에테르나 알코올인 경우에는 잘 녹는 물질도 있다.

 

또한 용질이 고체 또는 액체인 경우 용해도는 온도에 따라 변하는데 대기의 경우 온도가 상승하면 용해도는 증대한다. 용질이 기체인 경우에는 용해도는 온도 및 그 기체의 분압에 의해서 변화한다. 즉 일정량의 액체에 대한 기체의 용해도는 온도가 상승함에 따라 감소하고 기체의 분압어 비례하여 증가한다. 그리고 용해도 이상으로 용질이 녹아 있는 불안정한 상태를 과포하 용액이라고 한다.

 

 

용해도곱 상수 : Ksp(Solubility Product Constant)

평형식에 나오는 각 이온의 평형 농도에 평형식에 나오는 해당 이온의 계수를 지수로 한 것들을 모두 곱한 것이며, 일정한 온도에서 일정한 값을 갖는다. 수용액에 이온성 고체가 포함된 평형 반응의 경우, 용액의 상태는 (1) 불포화 용액, (2) 포화 용액, (3) 과포화 용액 중 하나이다. Ksp는 이온 결합 화합물의 용해도를 나타내며 이 값이 작아질수록 물에 대한 화합물의 용해도가 감소한다. 또한 Ksp값을 이용하여 화학식이 유사한 화합물의 용해도를 비교할 수도 있다.

 

 

실험 방법

Part I : Preparation of saturated Ca(OH)₂

1) 깨끗이 씻어서 말린 4개의 250㎖비이커(A,B,C,D)에 메스실린더를 이용하여 각각 증류수, 0.10M, 0.05M 및 0.025M의 NaOH 용액을 100㎖를 담는다.

 

 

2) 각 비이커(A,B,C,D)에 약숟가락으로 한 숟가락 정도의 수산화칼슘(Ca(OH)₂) 고체를 넣는다.

 

 

3) 각 비이커(A,B,C,D)의 내용물을 유리막대를 이용하여 10분간 잘 저어 평형에 도달하도록 한다.

4) 각 용액을 Buchner 깔때기를 사용하여 감압하여 거르고 거른 용액 25ml씩을 삼각플라스크(E,F,G,H)에 따로 보관한다.

① 거른 액이 절대로 묽혀져서는 안 된다.

 

 

② 각 용액의 온도를 기록한다.

 

 

 

 

 

Part II : Titrate OH-saturated with HCl

1) 각 거른 용액 25㎖이 담긴 100㎖ 삼각플라스크에(E,F,G,H) 페놀프탈레인 2방울을 가한 다음 0.10M HCl 표준용액으로 적정한다.(Purple → White)

 

 

 

 

[Chemistry/일반화학] - 일반화학실험 | 용해도 곱 상수의 결정 - Determination of A Solubility Product Constant

 

 

 

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