일반화학실험: 용해도곱 상수 A+

안녕하세요.

 

제가  학부시절 1학년 2학기 동안 썼었던 보고서를 업로드 하고자합니다.

 

오늘의 실험 노트 주제는

[일반화학실험: 용해도곱 상수 A+] 입니다.

 

제가 1학년 2학기 동안 썼었던 보고서를 업로드 하고자합니다.

본 과목은 A+을 받았으며, 보고서 점수 또한 만점을 받았음을 말씀드립니다.

부디 이 글이 여러분이 보고서를 작성함에 있어서 좋은 참고 자료가 되었길 바랍니다.

감사합니다 ~

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추가적으로, 저희 학교에서 사용한 교재는 대한화학회. 『(표준) 일반화학실험』 입니다!

제가 늘 작성하여 올리는 보고서들은 교재와 수업자료를 참고하여 작성한 것임을 알아주세요!

 

 

 

1. 실험 목표

-Ca(OH)2포화 용액에 공통이온 효과를 이용해서 용해도곱을 결정한다.

 

2. 실험 원리 및 개념

1) 실험 원리

: 반응물을 섞어서 적당한 조건을 만들어주면, 반응물은 점차 생성물로 바뀌기 시작한다. 그러나 이런 반응은 영원히 진행되는 것이 아니라 시간이 지나면 더 이상 반응이 진행되지 않는 것처럼 보이는 평형(equilibrium)에 도달하게 된다. 이런 평형 상태에서는 반응물이 소모되지도 않고, 생성물이 더 이상 만들어지지도 않아서 겉보기에는 아무런 화학 반응이 진행되고 있지 않은 것처럼 보인다. 그러나 실제로는 생성물이 만들어지는 정반응과 다시 반응물로 되돌아가는 역반응이 정확하게 같은 속도로 일어나기 때문에 겉보기에 아무런 변화가 없는 것처럼 보이며 이러한 현상을 화학 반응이 평형에 도달했다고 한다. 이때 반응물과 생성물의 농도는 일정한 관계를 가지며 이들의 상대적인 양의 비는 평형상수(equilibrium constant)로 나타낼 수 있다. 평형상수는 온도에 따라 다른 값을 갖고 처음에 넣어준 반응물의 양에 따라서 달라지지 않는다. 이 개념에 더불어, 우리가 수용액에 용해도보다 더 많은 양의 고체 물질을 물에 넣어주면, 일부는 물에 녹기도 하지만 나머지는 고체로 남아있게 된다. 이런 경우의 평형 상수는 물속에 녹아 있는 이온의 농도만으로 표현되는 용해도곱(solubility product)으로 나타낼 수 있다. 예를 들어 우리가 진행하는 실험에 대해 언급을 하자면, 과량의 수산화칼슘을 물에 넣어 포화 용액을 만들면 용액 속에서 다음과 같은 평형이 이루어진다. (최종적으로 용해와 침전 형성 사이에 동적 평형이 만들어짐.)

그리고 이 반응의 평형 상수인 용해도곱은 다음과 같이 표현될 수 있다.

이 경우에 녹지 않고 남아있는 고체 수산화칼슘은 화학 포텐셜이 일정하기 때문에 평형에 영향을 미치지 않아서 평형 상수에 포함시킬 필요가 없다. 이때 우리는 고체가 많으면 용매에 노출된 표면적도 커져서 용해도가 더 커질 것이라 생각할 수 있지만, 실제로는 그렇지 않다. 용해도곱은 온도에 따라 다른 값을 가지며, 용해도곱은 일정한 용매의 양에 녹을 수 있는 용질의 양을 나타내기도 한다. 그리고 물에 잘 녹지 않는 용질의 특성을 나타낼 때 유용하게 사용된다. 그리고 실험에서, 수산화칼슘의 포화용액에 OH-를 더 넣어주면 평형이 왼쪽으로 이동하면서 Ca2+의 농도가 감소하고 용해도곱 상수는 일정한 값을 유지하는데, 이러한 효과를 공통이온 효과라고 한다. 본 실험에서는 농도를 알고 있는 NaOH 용액에 수산화칼슘을 포화시킨 후에 용액 속에 남아있는 OH-의 농도를 염산 표준 용액으로 적정해서 알아낸 뒤 용해도곱을 결정한다.

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2) 용해도곱(solubility product)

: 난용성의 염 MA가 어떤 온도에서 용매에 약간 용해되어 M＋와 A－의 이온으로 해리하여 있다고 한다. 이 때 M＋의 농도 [M＋]와 A－의 농도 [A－]의 곱은 일정하다 ([M＋]·[A－]＝일정). 이 곱을 이 온도에서의 MA의 용해도곱이라 한다. 난용성 염의 용해도곱은 일정한 온도에 있어서 일정한 값을 나타내며, 화학분석, 특히 침전 적정에 있어서 중요한 값이다.

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3) 용해도(Solubility)

: 용해도란, 포화용액 속의 용질의 농도를 의미한다. 이 값은 일정하며 포화용액의 농도에 해당한다. 보통 고체의 용해도는 용매 100g 속의 용질의 g수로 표시하며 기체의 용해도는 용매 1ml에 녹는 기체의 부피를 ml로 표시한다. 그리고 물질이 특정한 용해도를 가진다는 것은 용질이 용매 속에 용해하는 속도와 용액 속의 용질분자가 결합하는 속도가 같게 되어 평형상태에 있다는 것을 의미한다. 고체의 용해도는 온도가 상승하면 증대하는 경우가 많고, 기체의 용해도는 온도가 상승함에 따라 감소한다. 또 이것은 기체의 부분압력에 비례하여 증대한다. 용해도의 온도변화는 용해될 때 발생하는 열량(용해열)과 관계가 있다. 그리고 용해열이 음(용해할 때 열을 흡수한다)이면 용해도는 온도와 함께 증대하며, 용해열이 양(용해할 때 열을 발생한다)이면 용해도는 온도와 함께 감소한다. 그리고 또 용해열이 클수록 용해도 곡선의 기울기는 커지는 경향이 있다.

사진출처: 사이언스올

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3) 평형(equilibrium)

: 평형이란, 물체 또는 물질의 상태가 시간의 경과에 따라 변하지 않고 일정할 때의 상태를 의미한다. 이러한 평형에서 정반응 속도와 역반응 속도가 정확히 같기 때문에 반응물 및 생성물의 농도가 일정하게 유지되지만 겉보기에는 아무런 화학반응이 진행되지 않은 것처럼 보인다. 밀폐된 용기에서 진행되는 모든 화학반응의 경우 평형에 도달하게 되는데, 어떤 반응은 평형의 위치가 생성물 쪽으로 매우 기울어져 있는 경우가 있다. 이때 이러한 반응은 평형이 오른쪽으로(생성물 방향으로) 크게 치우쳐져 있다고 한다.

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▶정반응(forward reaction)

: 가역적인 화학반응이 반응물에서 생성물로 가는 반응을 의미한다. 일반적으로 화학반응식은 왼쪽에 반응물을 쓰고 오른쪽에 생성물을 쓰는데 정반응은 좌측에서 우측으로 가는 반응이다. 예를 들어 CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O이라는 가역반응이 있을 때 좌에서 우로 가는 반응이 정반응이다.

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▶역반응(reverse reaction)

: 물질 A와 물질 B가 반응하여 생성물 C를 만드는 정반응의 반대 반응. 즉 A+B=C가 C=A+B로 바뀌는 반응을 의미한다. 정반응의 생성물질이 역반응에서는 반응물질이 되며, 정반응이 반응물질일 때는 역반응이 생성물질이 된다. 또한 정반응에 발열반응이냐 흡열반응이냐에 따라 역반응은 그 반대 반응을 나타낸다. 그러나 활성화 에너지에서는 차이를 보이는데 역반응의 활성화 에너지는 발열반응에서 크고, 정반응의 활성화 에너지는 흡열반응에서 더 크게 나타난다.

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4) 평형 상수(equilibrium constant)

: 가역적인 반응에서 평형상태에 도달했을 때 반응물질과 생성물질의 농도관계를 나타내는 상수를 평형상수라 한다. 반응물질과 생성물질의 농도 곱은 항상 같은데 식으로 나타내면 aA+bB↔cC+dD라는 반응이 있을 때 평형상수K=[C]c[D]d/[A]a[B]b로 구할 수 있다. 평형상수의 값은 온도에 따라 일정한 값을 가지고 정반응의 평형상수와 역반응의 평형상수는 역수관계다. K값이 크면 정반응이 잘 일어나고 K값이 작으면 역반응이 잘 일어난다.

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6) 공통이온 효과(common ion effect)

: 한 이온을 공유하는 두 이온성 화합물을 녹이면 용해도가 떨어지는 현상을 말한다. NaCl 수용액에 NaOH를 녹이면 용해도가 떨어진다는 뜻이다. 다시 말해, 한 가지 이상의 화합물에서 얻을 수 있는 공통 이온에 의한 평형의 이동을 말한다. 이는 열역학적 평형 이동에 관한 법칙인 르 샤틀리에의 원리의 일종이다. 선택적 앙금 형성을 이용하여 물질을 분리하는 것이나 소량의 산이나 염기를 가해도 pH의 변화가 거의 없는 완충 용액 등도 공통이온효과로 설명할 수 있다. 약 전해질(약산, 약염기)이 이온화 평형을 이루고 있을 때 수용액 중의 이온과 공통된 이온을 첨가하면 공통 이온의 농도가 감소하는 방향으로 평형은 이동한다.

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7) 르샤틀리에의 원리(Le Chatelier’s principle)

: 르샤틀리에의 원리 혹은 "평형의 원리"(The Equilibrium Law)라고도 불린다. 평형상태에 있는 어떠한 계(system)에 농도변화, 온도변화, 부피 변화, 혹은 압력 변화가 생길 때 그 계는 새로운 평형상태로 변하기 시작한다. 즉, 그 초기의 변화를 약화시키기 위한 방향으로 새로운 평형상태에 도달한다. 르샤틀리에의 원리는 계(system)속에 일어날 변화를 예측할 수 있게 한다. 화학에서는 르 샤틀리에의 원리를 이용하여 가역 반응 결과를 조절하고, 이를 통해 생산량(yield)을 증가시키는 목적으로 주로 사용된다. 예를 들면, CO+2H2 <--> CH3OH 가 평형 상태에 있는 계에서 일산화탄소(CO)의 농도를 증가시키게 되면, 르샤틀리에의 원리에 의해 평형상태를 되찾으려고 하므로 이때 메탄올(CH3OH)의 증가량을 계산할 수 있다. 메탄올양이 증가하면서 일산화탄소의 농도는 옅어져 초기변화를 약화시킬 수 있다.

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8) 적정(titration)

: 적정이란, 부피분석을 할 때 쓰이는 방법, 또는 그 조작을 의미한다. 시료물질 A를 포함한 용액에 A와 반응하는 물질 B의 용액(농도를 이미 알고 있는 용액, 즉 표준용액)을 뷰렛으로 한 방울씩 떨어뜨려, A의 전량이 정량적으로 반응해 당량점(종말점)에 달할 때까지 가해진 B의 양을 측정하고, 이것에 의해 A를 정량한다. 당량점은 지시약의 변색이나 기타 물리화학적 방법으로 구하고, 이 양을 계산해 농도를 구한다.

사진출처 : 사이언스올

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3. 실험에서 사용되는 시약

2) 실험에서 사용되는 시약

① 0.10 M, 0.050 M, 0.025M NaOH(sodium hydroxide)

▶피해야할 조건 및 물질: 열을 피해야하며 가연성 물질 환원성 물질을 피하도록 한다.

▶주의사항: 금속을 부식시킬 수 있으며, 피부에 닿으면 유해하다. 그리고 눈에 손상을 일으킬 수 있다.

사진출처: 화학대사전

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② 0.10M HCl 표준 용액(hydrochloride acid standard solution)

▶피해야할 조건 및 물질: 열과 물에 노출될 시 위험하다. 또, 염화수소가 들어있는 용기는 직사광선을 피해야 한다.

▶주의사항: 가열하면 폭팔할 수 있고, 흡입하면 유독하며 호흡기 자극을 일으킬 수 있다.

사진출처: byjus

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③ Ca(OH)2 (calcium hydroxide)

▶피해야할 조건 및 물질: 열, 스파크, 화염 등 점화원을 피해야하고, 가연성 물질, 환원성 물질을 피하도록 한다.

▶주의사항: 피부에 심한 화상과 눈에 손상을 일으킬 수 있고, 눈에 심한 손상을 일으킨다. 이외에도 호흡기 자극을 일으킬 수 있다.

 

 

④ 페놀프탈레인 지시약(phenolphtalein indicator)

▶피해야할 조건 및 물질: 열, 스파크, 화염 등 점화원을 피하도록 한다.

▶주의사항: 장기간 노출되지 않도록 해야 하며, 눈에 심한 자극을 일으킬 수 있고, 피부에 자극을 일으킬 수 있다.

 

 

4. 실험 과정(실험실 온도: 20℃, 기압: 1atm)

▶실험에서 실제 사용된 실험기구: 비커, 삼각플라스크, 부흐너깔때기, 시약주걱, 유리막대, 눈금실린더, 온도계, 감압플라스크, 뷰렛집게, 스탠드, 뷰렛, 깔때기, 고무관, 감압기, 드라이기 등

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처음에 증류수 50ml와, 0.1M NaOH, 0.05M NaOH, 0.025M NaOH 50ml를 눈금실린더를 이용하여 부피를 측정한다. ※NaOH의 경우 플라스틱 재질의 눈금 실린더를 사용하고, 메니스커스보정을 정밀하게 하도록 한다.

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50ml씩 측정한 각각의 용액을 실험대에 준비된 4개의 비커에 담아주고, 수산화칼슘 고체를 시약스푼의 1/2정도 덜어내어 4개의 비커에 각각 담아준다. 그리고 유리막대를 이용해서 약 10분간 잘 저어준다.

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용액에 들어있는 침전물로부터 거른액을 얻어내기 위해 감압을 진행해야하는데, 이때 감압 플라스크에 물기가 남아있으므로 휘발성이 높은 에탄올로 잘 세척한 뒤 드라이기를 이용하여 잘 말려준다. 그리고 감압 플라스크에 부흐너깔때기를 올려주고 거름종이를 올려준 뒤 그 위에 제조한 용액을 잘 부어주면서 감압을 진행한다. 거른 액이 어느 정도 다 빠져나왔다면 감압기의 전원을 끈다.

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거른액의 온도를 측정한 뒤 이중 20ml만을 눈금실린더에 담아준다. 이는 적정에 사용할 것이기에 삼각 플라스크에 옮겨 담아준다. 나머지 거른액은 염기성 용액의 폐액통에 버려준다.

 

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거른액 20ml가 들어있는 삼각플라스크에 페놀프탈레인 2방울을 떨어뜨려주고, 산-염기 적정 실험에서 진행했던 방식 그대로, 뷰렛을 이용해서 HCl을 한방울씩 떨어뜨려준다. 그리고 용액이 투명색으로 변했을 지점에 적정을 중단하고 적정에 사용된 HCl의 부피를 측정한다. 그다음 0.1M NaOH, 0.05M NaOH, 0.025M NaOH가 들어간 용액에도 앞서 진행한 실험방법 그대로 진행하여, 용액의 온도 측정 및 적정에 사용된 HCl의 부피를 구해내어 기록한다.

 

 

5. 실험 결과 예상

-평형에 있는 어떤 계에 변화가 가해지면 그 변화를 감소시키는 방향으로 평형의 위치를 변화시킨다. 우리가 실험을 진행하면서 수산화칼슘에 수산화나트륨을 넣어주었을 때, 공통이온 효과에 의해서 평형이 왼쪽으로 이동하면서 Ca2+는 농도가 감소하고 용해도곱 상수는 일정한 값을 유지할 것이다. 즉 우리가 수산화칼슘에 농도가 0, 0.10M, 0.050M,0.025M인 수산화나트륨을 각각 넣는다고 해도 앞서 설명한 방식대로 다시 계는 평형을 유지하려할 것이다. 이와 같은 이유로 실험 온도만 일정하다면 각각의 용해도곱 상수 결과 값은 서로 비슷하거나 일치할 것이다.

 

-수산화칼슘을 순수한 물, 0.1M, 0.05M, 0.025M의 NaOH와 반응시켰을 때 NaOH의 농도가 높을수록 수산화칼슘의 용해도는 NaOH를 더 적게 넣어준 경우에 비해 상대적으로 감소할 것이다. 그 이유는 르샤틀리에 원리에 근거하여 계에 어떠한 변화를 주면, 계는 그 변화가 감소하는 방향으로 이동하기 때문이다. 결과적으로 용해도 순서는 증류수>0.025M NaOH> 0.05M NaOH> 0.1M NaOH 일 것 같다.

 

-실험에서는 증류수에서의 초기의 [OH-]가 0이라고 할 것이다. 하지만 물 분자의 경우 다른 물 분자에게 수소이온을 주는 물의 자동화가 이루어질 수 있기 때문에 증류수 내에서도 소량의 OH-가 들어있을 것이며 이는 실험 결과에 오차를 불러일으킬 것이다.

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-용해도곱은 평형상수의 일종으로 온도에 영향을 받는다. 실험실의 경우 온도가 변할 수 있기 때문에 일정하지 않아서, 수산화나트륨과 수산화칼슘을 반응시켰을 때 정확한 용해도곱 상수 값을 얻어내기 어려울 것 같다.

 

-수산화나트륨과 수산화칼슘을 반응 시킨 뒤 남아있는 OH-를 알아내기 위해 적정을 시행할 때 뷰렛의 코크 조절 실패로 인해 과량의 염산 용액이 들어가서 정확한 농도를 알아낼 수 없거나, 혹은 용액의 색이 변하는 지점은 개인의 주관적 판단에 의해 정해지므로 다소 부정확할 것이다.

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-Ca(OH)2가 녹아서 생긴 [OH-]양은 넣어준 NaOH의 농도가 높을수록 낮아질 것이다. 그 이유는 NaOH의 양이 많을수록 Ca(OH)2의 용해도는 낮아질 것이며, 이에 따라 Ca(OH)2로부터 나오는 [OH-]양도 적어질 것이기 때문이다. Ca(OH)2가 녹아서 생긴 OH-순서는 0.025M NaOH> 0.05M NaOH> 0.1M NaOH 일 것이다.

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- log[Ca2+]대 log[OH-]의 그래프를 그리면 기울기가 음수인 일직선상의 그래프가 만들어질 것이라 생각한다. 그 이유는 첨가하는 [OH-]양이 많아질수록 계가 평형을 이루기 위해 [Ca2+]의 농도가 점점 감소할 것이기 때문이다. (반응물 쪽으로 이동)

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-용액 속에 남아있는 [OH-]양을 알아내기 위해서 HCl로 적정을 시행할 때 넣어준 NaOH의 농도가 높은 시험관일수록 적정할 때 들어간 HCl의 부피는 커질 것이다. 물론 수산화칼슘이 분해되면서 생성되는 [OH-]도 있지만 이 양에 비해서 우리가 직접 넣어준 [OH-]가 상대적으로 훨씬 크기 때문이다. 결론적으로, 부피 크기순은 0.1M>0.05M>0.025>순수한물 일 것 같다. 순수한 물의 경우 NaOH를 추가로 첨가하지 않았기 때문에 들어간 HCl의 부피가 작을 것이라고 생각한다.

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6. 실험 결과

<결과>

 

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<해석>

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※용해도는 100g당 들어있는 용질의 수도 추가적으로 구해보았습니다.

 

 

 

 

2) 각 용액에서의 Ca(OH)2의 용해도를 비교하고, 용액에 따라 용해도의 차이가 나는 사실을 르샤틀리에의 원리를 적용하여 설명하여라.

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3) 각 용액에서의 용해도곱을 비교하고, 용해도곱이 상수임을 알아보자. 실험에서 얻은 값과 문헌에서 조사한 자료를 비교하여 보아라. 오차율 구하기. 평균 구하기.

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4) log[Ca2+]대 log[OH-]를 그래프로 그리고 Ksp를 구하여라. ※실험 과정의 문제로 인해 1번 증류수의 적정 시 HCl 부피 값이 높게 나왔습니다. 1번을 빼면 그래프의 신뢰도가 높아져서 좀 더 타당한 그래프를 만들 수 있어서 1번을 인위적으로 제거하였습니다. 제거하지 않은 그래프는 밑에 고찰에 나타냈습니다.

 

 

 

7. 결론

: 본 실험은 Ca(OH)2포화 용액에 공통이온 효과를 이용해서 용해도곱을 결정하는 것으로, 실험의 과정은 다음과 같다. 우선 실험에서 사용된 실험기구는 비커, 삼각플라스크, 부흐너 깔떄기, 시약주걱, 유리막대, 눈금 실린더, 온도계, 감압 플라스크, 뷰렛집게, 스탠드, 뷰렛, 깔때기, 고무관, 감압기 등이다. 증류수 50ml, 0.1M NaOH, 0.05M NaOH, 0.025M NaOH 50ml를 4개의 비커에 각각 담아줬다. 그리고 수산화칼슘 고체를 시약주걱의 1/2정도 덜어내어 4개의 비커에 추가적으로 넣어주고 유리막대로 10분간 잘 저어주었다. 이 때 제조한 용액을 잘 관찰하면, 용액 내에 침전물이 형성 된 것을 확인할 수 있는데, 이를 걸러내고 용액만을 얻어내기 위해서 감압을 진행했다. 거름종이가 올라간 부흐너깔때기의 가운데 부분에 용액을 천천히 부어주면서 감압 플라스크 내로 용액이 다 떨어져 나올 때까지 감압을 진행했다. 그리고 감압이 끝난 뒤에는 감압 플라스크 안에 있는 용액의 온도를 재빠르게 측정했다. 그 온도의 값은 증류수는 22.0 ℃, 0.1M NaOH는 23.1 ℃, 0.05M NaOH는 22.1 ℃, 0.025M NaOH는 23.8 ℃이다. 우리는 거른 용액내에 존재하는 [OH-]양을 알아내기 위해서 우선 거른액 20ml를 삼각 플라스크에 넣어주었고, 페놀 프탈레인 용액 2방울을 넣은 뒤 곧 바로 0.1M HCl을 이용해 적정을 시행하였다. 그리고 뷰렛의 코크를 돌려가며 무색을 띠고있는 용액이 분홍빛으로 물들 때까지 기다려주었고 용액이 완전히 분홍빛으로 변했을 즈음에 적정을 종료하였다. 그리고 적정에 사용된 HCl의 부피를 측정하였는데, 증류수:18.55ml, 0.1M NaOH: 22.27ml, 0.05M NaOH: 18.00, 0.025M: 14.00ml이다. 이러한 결과 값들을 통틀어서 평형 시 용액 속의 [OH-]의 양을 구해냈는데 그 양은 증류수: 9.28X10^-2M, 0.1M NaOH 용액: 1.11X10^-1M, 0.05M NaOH:0.09M, 0.025M NaOH: 0.07M이다. 그리고 이 값들을 이용하여 구한 [Ca2+]값은 증류수: 4.64X10^-2M, 0.1M NaOH 용액:5.5X10^-3, 0.05M NaOH: 0.02M, 0.025M NaOH: 0.0225M이다. 그리고 용해도 또한 값이 같다. 마지막으로 Ksp값은 증류수: 4.00X10^-4, 0.1M NaOH 용액:6.78X10^-5, 0.05M NaOH: 1.62X10^-4, 0.025M NaOH: 1.10X10^-4이다. 4개의 Ksp값을 이용하여 평균을 낸 값은 1.85X10^-4이며 이론값인 Ksp=1.3X10^-6과 비교하였을 때 오차율은 14130.769‥정도로 매우 큰 차이가 난다. 원래 용해도곱의 경우 일정한 온도에서 일정한 값을 가져야 정상이지만, 실험을 통해 구해낸 용해도곱의 값은 각각 다르며 이론값과 비교했을 때에도 매우 큰 차이를 보인다. 그리고 증류수를 적정할 때 사용된 HCl의 부피도 18ml라는 값이 나왔는데 이 값 또한 매우 부정확했다. 결론적으로 보았을 때 본 실험은 실패했다고 볼 수 있다.

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8. 생각해 볼 사항

1) 용해도와 용해도곱의 관계를 알아보아라.

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3) 용해도는 침전을 이용한 양이온의 정성 분석에 어떻게 사용되는가?

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9. 토의

: 우리가 실험을 통해 구해낸 용해도곱 값의 경우 각 용액마다 매우 달랐다. 그러나 용해도곱은 잘 녹지 않은 이온성 화합물의 용해도 평형에 대한 평형상수이므로 온도만 일정하다면 값들이 다 동일해야한다. 하지만 그렇지 않았던 이유는 다음과 같다고 생각한다. 우선, 우리가 처음에 4개의 비커에 증류수와 농도별 NaOH 50ml를 넣어줄 때 25ml만 넣는 것으로 착각하였다. 그래서 눈금 실린더로 부피 측정을 2번해서(25ml+25ml) 비커에 넣어주었는데, 눈금 실린더의 경우 충분히 높은 불 확정도를 갖고 있는 실험기구이기에 한 번의 오차 발생을 두 번이나 일으키게 되었다. 그리고 두 번째로, 수산화칼슘을 시약주걱을 사용해서 대략 1/2정도 넣어주었었는데, 넣어준 가루의 양이 4개의 비커에 모두 일정하지 않았다는 점이다. 이는 용액을 과포화상태로 만드는 문제로 이어졌을 것이다. 세 번째로는 우리가 침전물이 섞여있는 용액으로부터 거른 액을 얻어낼 때 감압 플라스크에 있는 물기를 제거하기 위해서 에탄올로 세척하고 드라이기로 말리는 과정이 있었다. 근데 이때 드라이기로 열을 가함에 따라 플라스크에도 열이 전달되고 플라스크에 열이 완전히 식지 않을 상태에서 감압을 진행한 점과, 또 부흐너 깔때기에 너무 많은 물기가 있었다는 점이다. 거른 액의 경우 증류수에 의해 묽어지지 않도록 조심했어야했는데 매우 부주의하였고, 또 드라이기 열로 인해 온도가 올라간 플라스크의 경우에는 용액의 온도를 측정할 때 원래의 범위에서 더 높은 온도가 나타나도록 하였을 것이다. 네 번째로는 적정이다. 우리는 용액 내에 남아있는 OH-의 농도를 알아내기 위해서 HCl로 적정을 진행했는데, 이때 페놀프탈레인 용액을 사용해서 용액의 색이 붉어지는 시점을 종말점으로 간주하기로 하였다. 하지만 용액이 붉어졌다는 것은 이미 종말점을 지났다는 뜻이므로 이때의 들어간 HCl의 부피는 종말점에서의 부피라고 보기 어렵다. 만일 우리가 진짜 종말점을 찾아내고 싶다면, pH미터를 사용하여 하나하나씩 찍어가며 측정하는 것이 더 적절해 보인다. 그리고 우리가 HCl을 이용해서 적정을 시행할 때 증류수의 경우 18ml가 나왔다. 이 값은 말이 안 된다고 생각이 들어서 다른 조 친구들과 비교하였는데, 다른 조의 경우, 증류수 적정 시 사용된 HCl의 부피가 8~10ml정도였다. 용해도의 순서는 증류수>0.1M NaOH>0.05M NaOH>0.025M NaOH 순으로는 잘 나왔지만, log[Ca2+]대 log[OH-]를 그래프를 엑셀을 통해 구했을 때 아래와 같은 결과가 나왔다.

보이다시피, 그래프 모양이 매우 이상하다. 그래서 불확실하다고 생각했던 증류수 값을 빼야 그래프의 신뢰도가 높아지고, 좀 더 타당한 그래프를 만들 수 있다고 생각했으므로 증류수 항목을 제거하였다. 다음에 또 다시 용해도곱 실험을 진행한다면, 실험 과정 하나하나를 다 따져가면서 알맞게 구했는지 확인하면서 정밀한 실험을 해야 할 것으로 보인다.

-증류수를 포함했을 때의 Ksp=4.4382X10^-5

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10. 참고 문헌

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>용해도곱. (n.d). 화학용어사전. https://terms.naver.com/entry.naver?docId=608315&cid=42420&categoryId=42420

 

>사이언스올, “용해도곱”, https://www.scienceall.com/%EC%A0%81%EC%A0%95titration/ (2022.10.11.)

 

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>사이언스올, “눈금실린더”, https://www.scienceall.com/%eb%88%88%ea%b8%88%ec%8b%a4%eb%a6%b0%eb%8d%94-measuring-cylinder/?term_slug= (2022.10.10.)

 

>사이언스올, “스포이트”, https://www.scienceall.com/%ec%8a%a4%ed%8f%ac%ec%9d%b4%ed%8a%b8spuit/?term_slug= (2022.10.10.)

 

>사이언스올, “비커” https://www.scienceall.com/%eb%b9%84%ec%bb%a4beaker/?term_slug= (2022.10.10.)

 

>사이언스올, “뷰렛”, https://www.scienceall.com/%eb%b7%b0%eb%a0%9bburette/?term_slug= (2022.10.10.)

 

>사이언스올, “거름 종이”, https://www.scienceall.com/%ea%b1%b0%eb%a6%84%ec%a2%85%ec%9d%b4-filter-paper-%ef%a6%84%e9%81%8e%e7%b4%99/?term_slug= (2022.10.10.)

 

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>Steven S. Zumdahl. 『줌달의 일반화학』. 화학교재연구회(역). 사이플러스, 2019, pp. 638~678

 

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>사이언스올, “공통이온효과”, https://www.scienceall.com/%EA%B3%B5%ED%86%B5-%EC%9D%B4%EC%98%A8-%ED%9A%A8%EA%B3%BCcommon-ion-effect/ (2022.10.11.)

 

>사이언스올, “spatula”, https://www.scienceall.com/%ec%95%bd%ec%88%9f%ea%b0%80%eb%9d%bdspatula/?term_slug= (2022.10.11.)

 

>대한화학회. 『(표준) 일반화학실험』. 천문각, 2011, 184~190p.

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