[환경공학, 수질] Chemical Unit & Concentration; Titration 결과보고서

[환경공학, 수질]

 Chemical Unit & Concentration; Titration 

결과보고서

 

 

저번 포스팅에 이은 결과보고서 입니다.

4. Discussion

이번 실험은 산화-환원 적정 실험을 통해 몰농도와 노르말농도 용액의 적정결과를 비교해서 수질공학에서 사용하는 화학적인 농도와 단위를 알아보는 실험이었다.

첫 번째 시간에는 몰농도를 측정하는 실험을 하였고 두 번째시간에는 노르말농도를 측정하는 실험을 하였다.

산화화원적정은 산화환원반응을 이용하여 산화제나 환원제의 표준용액을 사용해서 시료물질을 완전히 산화 또는 환원시키는데 소모된 양을 측정해서 시료물질을 정량한 용량분석법 중 하나이다. 이 실험에서 KMnO4이 대표적인 산화제이다. KMnO4은 순수한 상태로 얻기 어렵고 대부분의 경우에 소량의 이산화망간이 들어있어서 Na2C2O4 와 같은 일차 표준 물질로 표준화하는 것이다. 이 실험은  KMnO4에 과량의 Na2C2O4를 넣어 적정하고 남은 Na2C2O4로 적정하는 것이다.

용액을 제조할 때  Na2C2O4의 분자량이 134.0 g/mol이므로 0.1M(mol/L)의 용액을 만들기 위해서는  Na2C2O4 1.34g을 증류수에 완전히 녹여 0.1L의 용액을 만들면 된다,

각각의 플라스크에 Na2C2O4 을 넣은 후 60~80도씨  온도를 유지하면서 몰농도에 해당하는 플라스크와 노르말농도에 해당하는 플라스크에는에는 0.025M  KMnO4  0.025N  KMnO4 사용하여 용액의 옅은 자주색이 나타낼 때까지 적정했다.  이것은 종말점을 찾는 방법으로   KMnO4 에 과량의  Na2C2O4 넣어주고 반응하고 남은 Na2C2O4를   KMnO4 로 적정하는 것이다.

 

실험결과의 표와 그래프를 살펴보면  몰농도실험에서는 0.1M  0.05M   0.025M 용액에 13.9, 8.9, 6.2mL의 0.025M KMnO4가, 노르말농도 실험에서는 0.1, 0.05, 0.025N용액에 20.5, 8.3, 5.4mL가 들어갔다. 두 그래프가 다르게 나타나고 있는 것을 볼 수 있다. 몰농도는 용질의 몰수를 용액의 부피로 나눈 것이고 노르말 농도는 용질의 당량을 용액의 부피로 나눈 것이기 때문이다.

위 반응식에서 알 수 있듯이   KMnO4,  Na2C2O4 몰수비는 2 : 5이고 부피비또한 2 : 5이다.

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두 실험에서 모두 오차가 발생하였는데  적정을 할 때 종말점을 넘어서서 연한 자주빛이 아니라 더 진했기 때문에 적정량이 잘못됬을 예측한다.

수질실험에서 H2SO4을 사용하는 이유는 다음과 같다. 인산의 Cl-가 물분석에 있어서 문제가 된다. 그래서 인산을 사용하는 실험에서는 Ag+를 넣어서 Cl-를 없애기도 한다.

HNO3의 NO3-이온이 KMnO4의 K+이온과 만나면 침전된다 따라서 KMnO4농도 줄어들어 적정량이 많이 들어가서 오차가 나기 때문에 HNO3을 사용하지 않는다. 냉각관을 사용하는 이유는 시료의 산화 공정중에 증발하는 것을 방지하기 위함이며, 냉각관에 응축되어 붙어있는 것은 씻어냅니다. 이 실험에서는 냉각관을 사용하지 않않았다.

 

이 실험은 또한 앞으로 있을 COD와도 관련있는데 COD는 유기물을 과량의 KMnO4 를 넣고 같은 양의 Na2C2O4 를 넣어주면 KMnO4 와 반응하고 남은 Na2C2O4 양이 유기물양이 되므로 이것을 KMnO4  로 적정해주는데 이것을 역적정이라고 한다.