분석화학실험 | 요오드 적정법을 이용한 황산구리의 정량

 

 

 

TIP

 

 

1. 산화·환원 적정법중 산화제로 요오드를 사용하는 방법이 요오드 적정법인데, 여기에는 직접법과 간접법이 있다. 본 실험에서는 간접법을 써서 티오황산나트륨 용액을 표준화하고 이것을 사용하여 같은 간접법으로 황산구리를 정량하는 법을 습득한다. 또한 이 적정법에서는 지시약을 이용하여 종말점을 결정하는 방법을 익힌다.
2. 티오황산 나트륨염은 조해성 물질이며 표준용액은 중크롬산칼륨, 요오드산칼륨 같은 일차 표준물을 사용하여 표정한다. 중성 또는 약한 산성 용액에서 구리(Ⅱ)는 요오드화이온과 반응하여 난용성 요오드화구리와 요오드를 생성한다. 이 요오드를 티오황산 용액으로 적정하면 구리를 정량 할 수 있다.

 

 

 

요오드 적정법

요오드 적정법은 산화환원방응의 일종이지만 특히 이방법의 응용범의가 넓기 때문에 이것을 구별하고 있다. 요오드적정에는 약한 산화제인 요오드의 표준용액을(Iodine) 이용하여 강한 환원성 물질을 산화시키는 요오드화 적정과,(직접 요오드 적정법) 산화제를 환원시켜 요오드를(I^-) 석출시킨 다음 이것을 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 표준용액을 써서 적정하는 요오드 환원 적정의(간접 요오드 적정법) 두 가지가 있다. 산화적정에서는 요오드의 약한 산화력을 이용하여 환원성물질을 정량한다.

 

즉, I₂ + 2e^- ↔ 2I^- E= +0.54V(강 산화제와 강환원제의 표준저위 값의 중간치)의 반응을 이용하며, 지시약으로는 녹말, 클로로포름 등을 쓴다. 요오드는 물에 잘 녹지 않기 때문에 표준요오드화칼륨 수용액을 이용한다. 이 적정은 비소, 아비산, 감홍(염화수은) 등을 정량하는 데 쓰인다. 또한 환원적정에서는 산화제가 들어 있는 시료에 과잉의 요오드화칼륨을 포함한 용액을 첨가하여 요오드를 석출시킨 후, 이것을 표준티오황산나트륨 용액을 써서 적정한다.

 

그래서 I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆ 의 반응을 이용하며, 지시약으로는 녹말이나 클로로포름을 쓰며, 빛깔이 없어지는 순간을 종점으로 정한다. 이 적정은 할로겐화합물, 과산화물 등의 여러 가지 물질을 정량하는 데 이용된다. 한편으로 요오드는 요오드용액에 의해 적정이 가능한 As(Ⅲ), Sn(Ⅱ) 및 Thiosulfate와 같은 환원제에 의해, 요오드이온으로 바뀌어 질 수 있으며 요오드이온은 과망간산, 중크롬산 또는 구리(Ⅱ)와 같은 산화제에 의해 요오드로 산화될 수 있으나 적정용액으로 요오드용액을 쓰는 것은 유용하지 않다. (종말점 감지의 어려움, 반응속도가 느림)

 

 

실험 방법

1. 0.1N  Na₂S₂O₃ 용액의 조제

1) 증류수 약 1.2l를 10～15분 동안 끓인 후 실온에서 식힌다.

 

2) 약 25g Na₂S₂O₃·5H₂O와 0.1g의 Na₂CO₃ 를 플라스크에 넣어 최종부피가 1L가 되도록 증류수를 넣고 저어준다.

 

3) 이 용액을 깨끗한 유리병 또는 플라스틱 병에 옮겨 어두운 곳에서 하루동안 방치한다.

 

2. I₂ 표준용액 조제

1)  KIO₃ 0.15g을 정확히 달아 삼각플라스크에서 95㎖의 증류수에 녹인다.

 

2) 순수한 KI 1g을 가하고 0.1N 염산 10㎖를 가하여 잘 저어준다.(색의 변화 : 짙은 청색 ⇒ 적갈색)

 

3. Na₂S₂O₃  표정

1) I₂ 표준용액을 미리 조제해 놓은 티오황산 나트륨 용액으로 적정한다.

 

2) I₂의 적갈색이 옅은 노라색으로 되었을 때 즉, 당량점에 거의 도달했을 때 녹말지시약 5㎖정도를 넣어준다.

 

3) 용액의 색이 청색으로 변한 것을 확인하고 계속 적정한다. 적정오차를 최소화하기 위하여 뷰렛을 통해 떨어뜨리는 티오황산 나트륨용액의 양을 적게 조절한다.

 

4) I₂의 해리반응이 모두 끝나게 되면 용액의 색이 청색에서 무색으로 급변하므로 이 시점까지 실험에 사용된 티오황산나트륨의 부피를 측정한다. (청색 ⇒ 무색)

 

5) 티오황산나트륨용액의 농도를 측정한다.

 

4. 구리의 적정

1) CuSO₄·5H₂O 0.8g을 정확히 달아 100㎖의 물에 용해시킨다.

 

2) 빙초산 2㎖와 KI 3g(과량)을 가하고 잘 저어준다.

 

3) 용액의 색이 옅은 노란색이 될 때까지 티오황산나트륨으로 적정하다가 5㎖ 정도의 녹말 지시약을 가하여 용액의 색이 청색으로 변한 것으로 확인 후 무색이 될 때까지 적정한다.

 

 

 

[분석화학실험]요오드 적정법을 이용한 황산구리의 정량 레포트