중화적정실험, buffer intensity포함 -예비,결과

목차

1.실험목적
2.이론
3.실험기구 및 재료 - 사진포함
4.실험과정
5.실험결과 - 강산,강염기 & 약산,강염기
- 적정곡선
- 적정곡선 분석
- buffer intensity
6.실험결과에 대한 고찰 - 오차분석

본문내용

가정한다. 이므로 [OH]=[CH₃COOH]
pH = 14 - (-log [OH]) = 8.73 이다.
Equivalence point 후에 넣은 NaOH의 부피에 따른 pH : NaOH가 equivalence point 이상 들어갔으므로 Acetic acid보다 NaOH와 비슷한 성질이 용액을 지배하게 되므로 pH 값은 NaOH에 대하여 쉽게 구할 수 있다.
pH = 14 - (-log [OH])를 이용해 구한다.
NaOH(mL)
pH
NaOH(mL)
pH
NaOH(mL)
pH
0
3.08
20
10.16
0
3.38
2
3.45
20.1
10.26
1
3.64
4
3.8
20.2
10.35
2
3.85
6
4.05
20.3
10.42
3
4.02
8
4.27
20.4
10.48
4
4.16
10
4.45
20.5
10.55
5
4.28
12
4.64
20.6
10.6
6
4.38
14
4.86
20.7
10.65
7
4.48
16
4.14
20.8
10.69
8
4.57
17
5.34
20.9
10.73
9
4.66
18
5.61
21
10.77
10
4.74
19
6.28
21.1
10.8
11
4.83
19.1
6.41
21.2
10.83
12
4.92
19.2
6.6
21.3
10.86
13
5.01
19.4
7.02
21.4
10.88
14
5.11
19.45
7.38
21.5
10.91
15
5.22
19.5
9.02
21.6
10.93
16
5.34
19.6
9.48
21.7
10.96
17
5.49
19.7
9.75
21.8
10.98
18
5.69
19.8
9.95
21.9
11
19
6.02
19.9
10.03
22
11.02
19.5
6.33
19.75
6.64
19.9
7.04
20
8.33
⑵Table : Experimental & Theoretical(Calculated) Data
Experimental
Theoretical
(Calculated)
⑶ Graph : NaOH의 부피 vs. pH
①Experimental Data
②Theoretical Data
⑸ Buffer intensity
Buffer intensity는 다음 식으로 나타낼 수 있다. 다음 식에서, 실험결과에 따른 table을 이용하여 강산-강염기 실험에서와 마찬가지로, 를 이용해 graph를 그릴 수 있다. 을 기준으로해서 그래프를 그린다.
Discussion
Analysis of ERRORS :
①Titration error : Titration experiment에서 항상 일어나는 error로 indicator에 따른 적정오차가 있다. 적정실험을 멈추는 때는 indicator의 색이 변하는 시점, 즉 end point때 이다. 넣은 염기의 농도와 초기 산의 몰농도가 일치하는 시점을 equivalence point라고 하는데, indicator는 equivalence point 부근에서 물리적 변화를 육안으로 관찰할 수 있도록 색깔로 나타내는 용액이다. Titration에서의 equivalence point(이론적인 반응의 종결점)은 실험적으로 결정할 수 없기 때문이다. 상대적으로 분석물이나 적정시약의 큰 농도변화가 equivalence point 부근에서 일어난다. 하지만 이론적인 반응의 종결점과 물리적 변화가 나타나는 end point는 차이가 생길 수밖에 없다. 이를 적정오차라고 하며 titration에서의 일어나는 error 중 큰 비중을 차지한다. Titrant의 농도를 희석해서 사용하면 이를 줄일 수 있다.
Indicator의 거동에 영향을 주는 것은 온도, 매질의 이온세기, 유기용매와 콜로이드 입자의 존재여부에 의해 영향을 받을 수 있다. 또 indicator 자체의 농도에 대해서도 영향이 있다.
② Burette의 눈금읽기 오차 : Burette의 눈금읽기에서 오차가 생길 수 있는데 burette은 비교적 세밀한 눈금을 가지고 있고 약 ±0.01mL까지 읽을 수 있다. Burette 안에 넣은 NaOH의 눈금을 읽을 때 오차가 생길 수 있는데 이는 액체가 유리관 속에 부착될 때 생기는 meniscus 때문이며, 시선은 burette과 수직인 위치에서 왼쪽 그림과 같이 meniscus의 아래쪽을 읽는다. (이는 액체에 성질에 따라 달라질 수 있다)
1. Titration of 0.01M HCl with 0.05M NaOH
Phenolphthalein과 bromothymol blue, 2개의 indicator를 사용해서 equivalent point를 구했다. Phemolphthalein의 변색범위는 pH8.3~10이며 무색에서 적색으로 바뀐다. Bromothymol blue는 황색에서 청색으로 바뀌며 pH6.0~7.6이 변색범위이다. Strong acid/base의 equivalence point는 pH7정도 인데 두가지 지시약을 사용해 end point와 equivalence point에서 발생하는 적정오차를 줄였다.
하지만, strong acid-base의 titration에서는 몇가지 assumption이 존재하는 데 이는 실제로는 가능하지 않으므로 오차를 발생할 수 있다.
Assumptions 1. Strong acid/base는 모두 용액에서 완전히 이온화한다. 2. acid/base의 이온화도는 여기에서 생긴 염의 존재 때문에 영향을 받지 않는다. 3. 반응은 완전히 진행되며 equivalence point에서는 H도 OH와 함께 존재하지 않으며 물도 전혀 이온화되지 않는다.
2. Titration of 0.01M Acetic acid with 0.05M NaOH
Weak acid의 적정에서도 역시 phenolphthalein과 bromothymol blue의 indicator를 사용했다. 다음의 반응이 완전히 일어난다고 가정한다.
Acid가 반 정도 중화되었을 때 acid와 그 짝염기의 분석농도는 같다. 그러므로 이 항들이 평형상수 식에서 상쇄되므로, OH의 농도는 해리상수와 숫자적으로 같아진다. [H]=Ka이므로 이 지점에서는 두 용액의 Buffer capacity가 최대가 된다. 이 지점을 적정의 중간점이라고 부른다.

키워드

적정곡선,   강산,   강염기,   약산,   titration,   적정,   buffer intensity,   완충강도