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완충용액의 제조 및 적정곡선 그리기

완충용액의 제조 및 적정곡선 그리기. 농도 및 희석. 백분율 농도 %(w/v) 용액  용액 100ml 에 녹아있는 용질의 g 수 e.g. 5%(w/v) NaCl 용액 : 100ml 의 용액에 5.0g 의 NaCl 이 녹아 있는 용액 %(w/w) 용액  용액 100g 에 녹아있는 용질의 g 수 e.g. 5%(w/w) NaCl 용액 : 100g 의 용액에 5g 의 NaCl 이 녹아 있는 용액 %(v/v) 용액  용액 100ml 에 들어있는 액체의 ml 수

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완충용액의 제조 및 적정곡선 그리기

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Presentation Transcript

  1. 완충용액의 제조 및 적정곡선 그리기

  2. 농도 및 희석 • 백분율 농도 • %(w/v) 용액  용액 100ml에 녹아있는 용질의 g수 • e.g. 5%(w/v) NaCl용액 : 100ml의 용액에 5.0g의 NaCl이 녹아 있는 용액 • %(w/w)용액  용액 100g에 녹아있는 용질의 g수 • e.g. 5%(w/w) NaCl용액 : 100g의 용액에 5g의 NaCl이 녹아 있는 용액 • %(v/v)용액  용액 100ml에 들어있는 액체의 ml수 • e.g. 5.0%(v/v) 에탄올 용액 : 5.0ml의 에탄올을 함유한 물 100ml 용액 • 임상화학에서는 mg% 용액이 널리 사용 • e.g. 70mg% 혈당치 : 100ml의 혈액에 glucose가 70mg의 농도로 들어있음

  3. 농도 및 희석 • 몰농도(molarity, M) • 1L의 용액에 녹아 있는 용질의 몰수 • 노르말농도(normality, N) • 1L의 용액에 들어 있는 용질의 당량수로 나타낸 농도 • 산-염기 중화반응, 산화-환원반응에 관계되는 계산에서 사용 • 당량(eq)은, • 산화-환원반응에서 전자 1mol • 산-염기 반응에서는 수소이온이나 수산화이온 1mol을 생성해내는 물질의 양으로 정의 • e.g. HCl(분자량 36.5) 1L에 36.5g 녹아있으면 1N농도H2SO4(분자량98)1L에 98g 녹아있으면 2N농도(2g당량). 1g당량의 값은 49g

  4. 《예1》 H2SO4(분자량98) 9.8g을 물에 녹여 최종부피를 250㎖로 하였다면 이 용액의 N농도와 M농도는 각각 얼마인가? • 250㎖  H2SO49.8g • 1,000㎖  H2SO4 39.2g • H2SO41M 98g • H2SO439.2g 은 0.4 M (1 : 98 = X : 39.2, X=0.4) • H2SO4 의가수 : 2 • 0.4M X 2 = 0.8N • 《예2》 농도가 35%, 비중이 1.18인 0.1N HCl(분자량 35)용액 50ml 제조시필요한 HCl용액의 양(ml)은? • 1M = 35g/1000ml • 0.1M = 3.5g/1000ml = 0.175g/50ml • 부피=질량/밀도=0.175g/1.18= 0.148ml • 순도 35%이므로 0.148mlx(100/35)=0.424ml [X x (35/100) = 0.148ml]

  5. 농도 및 희석 • 희석 방법 • e.g. 1:3으로 묽히기(3X buffer를 1X짜리로 만들경우) • 시료 1ml에 용매(or 용액) 3ml를 가해 최종부피가 4ml이 되게 한다. • 시료 1ml에 용매(or 용액) 2ml를 가해 최종부피가 3ml이 되게 한다.

  6. 완충용액(buffer solution) • 완충용액이란? • 외부에서 산이나 염기를 가해주어도 pH의 변화가 거의 없는 용액을 의미. 즉, pH농도를 일정하게 맞추어 주는 용액 • 단백질, 유기물질, 무기염류 등이 함유되어 있는 세포의 원형질은 pH의 급격한 변화를 방지하여 세포를 보호 • e.g. 혈장 – pH변화를 0.2이내로유지하는이상적 완충용액 • 생화학에서는 in vitro실험을 주로 하나 in vivo실험에서와 같이 pH의 변화를 최소한으로 억제 • 약한 산 : 인산, 글루타르산, 타르타르산등 • 약한 염기 : 암모니아, 피리딘, Tris(hydroxymethyl)

  7. 완충용액(buffer solution) • 완충용액의 원리 • 완충용액은 약산과 그 산의 염의 수용액 또는약염기와 그 염기의 염의 수용액으로 구성 • CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+ (약산이므로 조금 이온화) • CH3COONa ⇄ CH3COO- + Na+ (염이므로 거의 이온화) • 산 첨가 : CH3COO- + H+ ⇄ CH3COOH • 염기 첨가 : OH- + CH3COOH ⇄ CH3COO- + H2O

  8. 적정곡선(titration curve) • 약 산 – 센 염기 적정 곡선 • HA ↔ A- + H+ • pH의 변화가 가장 작은 곳  pKa점 • 이 pH에서 [HA] = [A-], 이 근처에서 적정곡선의 기울기가 가장 작아짐 • 염기나 산을 가해주어도 용액의 pH값의 변동이 가장 작음(=완충용량이 가장 큼) Half-equivalence point pH=pKa 약 산 – 센 염기 적정 곡선 센 산 – 약 염기 적정 곡선

  9. pH 측정 • Henderson-Hasselbalch식 이용 • HA ↔ H+ + A-  • Ka=[H+][A-]/[HA], [H+]=Ka[HA]/[A-] -log[H+]=-logKa([HA]/[A-]) =-logKa+(-log([HA]/[A-]))   pH=pKa+log([A-]/[HA]) •        => pH=pKa+log([짝염기]/[산]) • 복잡한 수용액의 pH 값 측정시에는X

  10. pH 측정 • 지시약 이용 • 지시약은 산과 염기에서 각각 다른 색을 띠는 염료 HIn (aq) ⇄ H +(aq) + In - (aq) (산성 형) (염기성형) (한 색) (다른 색)

  11. pH 측정 • pH meter 이용 • 용액 중 2개의 전극을 삽입하여 전지 형성  발생하는 전위차를 측정하여 이 값을 pH로 나타내도록 한 장치 • 이 전류의 세기가 용액의 pH에 정비례하도록 만들어짐 • 2개의 전극 : • 기준전극(reference electrode) • 유리전극(glass rode)으로 pH에 민감한 유리막으로 둘러싸인 Ag-AgCl-Cl전극이 이용

  12. pH meter 사용법 • Plug를 꽂고 power를 누른 후 measure 상태가 될 때까지 기다린다. • Calibration • * 2nd를 누른 다음 cal을 누르고 기다리면 전광판 하단에 P1이라고 써지고 pH 값이 나타난다. • * 유리전극을 pH 4용액에 담그고 기다리면 pH 값 우측에 ready가 나타나고 pH 값이 깜박거린다. • * Setup을 누르면 나타난 값의 첫번째 숫자만 깜박인다. • * PH 4로 보정하고자 하므로 첫번째 숫자가 4 이면 yes를 눌러 그대로 선택한다. 그러면 두번째 숫자가 깜박일 것이다. • * 숫자가 틀리면 ∧나 ∨ 를 눌러 값을 맞추고 yes를 누른다. 세번째 숫자도 마찬가지로 맞춘다. • * PH 4 로 맞춰지면 전광판 하단에 P2라고 써진다. • *보정이 끝나면 measure로 바뀐다. • Measurement • 측정하고자 하는 용액에 전극을 담그고 나타나는 pH값을 읽는다.

  13. 실험 • 용액 만들기 • 0.1M acetic acid 50ml • FW : 60.05, 비중 : 1.049, 순도 : 99.8% • 0.1N NaOH 100ml • MW : 40, 순도 : 96% • 0.2N KH2PO4 50ml • MW : 136.09, 순도 : 99% • 제조한 용액에 NaOH를 가하여 pH meter로 pH를 측정하여 적정곡선 그리기

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