[분석화학실험]산화환원적정

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목차

Ⅰ.실험목적
Ⅱ.실험기구 및 시약
Ⅲ.실험이론 및 원리
Ⅳ.실험과정
Ⅴ.실험결과
참고문헌

본문내용

으로 하는 경우를 환원 적정이라 한다. 적정의 종말점 판정은 지시약의 변색이나 전위차 적정이 일반적이다
산화는 전자를 잃는 (산화수가 증가하는) 반응을 말하고, 환원은 전자를 얻는 (산화수가 감소하는) 반응을 말한다.
산화 환원 반응에서 어떤 원자가 전자를 방출하면 방출한 전자수 만큼 원자의 산화수가 증가되고, 반면에 전자를 받으면 원자는 반은 전자수 만큼 산화수가 감소된다. 따라서 방출 전자수와 얻은 전자수가 같으므로 산화 환원 반응은 반드시 동시에 일어난다.
산화제 (oxidation agent)는 자신이 쉽게 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 성질이 강한 물질을 산화제라 하며, 다음과 같은 조건이 필요하다.
〔조건〕① 발생기산소를 내기 쉬운 물질
② 전기 음성도가 큰 비금속 단체
③ 표준환원 전위값이 아주 큰 물질
④ 전자를 얻기 쉬운 물질
강한 산화제는 산화력 또는 산화성이 크다는 표현을 쓴다.
환원제 (reduction agent)는 자신이 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 힘이 강한 물질을 환원제라 하며 다음과 같은 조건이 필요하다.
〔조건〕① 발생기 수소를 내기 쉬운 물질
② 이온환 경향이 큰 금속의 단체
③ 표준환원 전위값이 아주 작은 물질
④ 전자를 잃기 쉬운 물질
[표 - 중요한 산화제와 환원제] 산 화 제
산화제로서의 반응
비 고
오존
O3 → O2 +O
발생기 산소를 내놓아 요오드칼륨녹말종이를 보라색으로 변색시킨다
과산화수소
H2O2 → H2O +O
이산화망간
MnO2 → MnO + O
진한황산
concH2SO4 →H2O +SO2 +O
산화력이 있는 산으로 Cu, Hg, Ag 같은 금속을 녹인다.
진한질산
conc2HNO3 →H2O + 2NO2 + O
묽은질산
dil2HNO3 →H2O + 2NO +3O
과망간산칼륨
2KMnO4 + 3H2SO4 →K2SO4+2MnSO4+3H2O+5O
황산 산성 용액에서 산화작용이 활발하다.
중크롬산칼륨
K2Cr2O7 + 3H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4H2O + 3O
염소
Cl2 + H2O → 2HCl + O
환 원 제
환원제로서의 반응
수소
H2 + O → H2O
일산화탄소
C + O, CO + O → CO2
이산화황
SO2 + H2O + O → H2SO4
황화수소
H2S + O → H2O + S
금속나트륨
2Na +H2O + O → 2NaOH
염화제일주석
SnCl2 + 2HCl + O → SnCl4 + H2O
옥살산
(COOH)2 + O → 2CO + H2O
4) 산화제, 환원제의 당량
산화환원반응에서 반응에 관여하는 산화제와 환원제는 산, 염기의 중화반응과 같이 당량 대 당량으로 반응한다. 산화제와 환원제의 당량은 다음과 같이 정한다.
① 발생기 산소와 당량
발생기 산소를 기준으로 하면, 발생기 산소1/2g 원자(8g)를 발생하는 산화제 또는 소비하 는 환원제의 양을 각각의 1g 당량이라고 한다.
예) 2HNO3 → H2O + 2NO + 3O (질산 2 mole로부터 산소 48g(3×16)이 발생하므 로 질산 1 mole은 3g 당량이다.)
② 전자수와 당량
1 mole의 전자를 방출하는 환원제의 양 또는 1 mole의 전자를 받아들이는 산화제의 양을 각각의 1g 당량이라고 한다.
예) Fe2+ → Fe3+ + e- (제일철이온이 전자 1 몰을 방출하고, 제이철이온이 되었으므로 제일철이온 1 mole은 1g 당량의 환원제이다.)
③ 산화수와 당량
산화제, 환원제의 분자량을 그 산화수의 변화된 값으로 나누어준 양을 각각의 1g 당량이 라고 한다.
예) 과망간칼륨은 황산 산성 용액에서 다음과 같이 반응한다.
2 KMnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2KMnO4 + 3H2O + 5O
KMnO4 의 망간(Mn)의 산화수 : +1+X-8=0, X=+7
KMnO4 의 망간(Mn)의 산화수 : X+6-8=0, X=+2
즉 망간(Mn)의 산화수가 5 감소되었으므로 과망간산칼륨 1 mole은 5g 당량이다.
5) 과망간산칼륨 적정
과망간산칼륨 적정은, KMnO4 표준액을 사용하는 적정이다.
KMnO4는 대단히 강한 산화제이며 수용액 중에서 비교적 안정하며 환원성 물질을 적정할 수 있다.
KMnO4용액은 산성 또는 염기성인 때에 따라 산화능력이 다르다. 이 중에서 주로 사용하 는 것은 강산성 용액에서의 산화반응이다.
① KMnO4 1그램당량
다음과 같이 3가지 방법이 있다.
a. 전자수로부터 계산하는 방법
전자 1몰에 대응하는 양으로 한다.
KMnO4는 황산산성 용액에서 산화작용은 다음 반응과 같다.
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
1분자의 KMnO4(MnO4-)는 5개의 전자를 다른 물질로부터 빼앗는 것이 가능하므로 KMnO4 1mol은 5그램 당량이다. 따라서 KMnO4 1그램 당량은 1/5mol이다.
KMnO4 1그램당량
N/10 KMnO4용액을 조제하는 데는 KMnO4 0.1그램당량 (3.1608g)을 물에 녹여서 로 하면 된다 (실제조제법은 뒤에서 서술한다).
b. 수소원자수 또는 산소원자수로부터 계산하는 방법
수소원자 1mol 또는 산소원자 1/2mol과 반응하는 양이다.
KMnO4 산화작용은 다음 식으로 표현할 수 있다.
2KMnO4 + 3H2SO4 →　K2SO4　+　2MnSO4　+　3H2O　+　5O　（≡10H)
또는 KMnO4 → K2O + 2MnO + 5O （≡10H)
위의 식에서 1분자의 KMnO4는 5원자의 H를 산화하므로 KMnO4 1그램당량은 1/5mol 이다.
c. 산화수 변화에 의한 계산방법
원자의 산화수 1변화시키는 양을 1그램당량이라 한다.
MnO4-(또는 KMnO4)의 Mn산화수는 +7
Mn2+(또는 MnSO4, MnO)의 산화수는 +2
여기서 산화수변화는 5이다.
따라서 KMnO4 1그램당량은 1/5mol 이다.
② KMnO4 사용상의 주의할 점
ⓐ H2SO4 산성으로 하는 것을 원칙으로 한다. 그 양이 부족할 때는 Mn2+가 MnO4-를
분해한다.
2KMnO4 + 3MnSO4 + 7H2O → 2KHSO4 + H2SO4 + 5MnO2 H2O
이

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분석화학실험,   산화환원적정,   실험보고서,   과망간산칼륨