알쓸신화2 - 용해도곱 상수의 결정

1) 실험제목 : 용해도곱 상수의 결정

2) 목적 : 증류수 및 농도가 각기 다른 수산화 나트륨 용액을 수산화 칼슘으로 포화시킨 후 OH- 의 농도를 구해 용해도곱 상수를 결정한다.

3) 이론

표화 용액 : 용액이 용해되지 않은 용질과 동적 평형 상태에 있을 때 그 용액

용해도 : 특정 온도에서 일정 양의 용매로 포화 용액을 만들 때 필요한 용질의 양, 일반적으로 용질과 용매의 상호작용, 압력, 온도 등에 의해 영향을 받게 되며, 대부분의 경우 온도가 높아질수록 고체의 용해도는 증가하고, 기체의 용해도는 감소한다.

불포화 용액 : 포화 용액을 만드는 데 필요한 용질의 양보다 적은 양의 용질을 용해시킨 경우

용해도 곡선 : 온도에 따른 용해도 변화를 나타낸 그래프

용해도곱 상수 : 고체의 용해 반응식에 대한 평형 상수로서 고체가 용매에 녹는 정도, 평형에 포함된 이온들의 농도곱과 같으며, 평형 반응식의 계수가 각 농도의 지수가 된다.

공통 이온 효과 : 고체염의 성분 이온들 중의 하나가 이미 용액 중에 들어 있다면 용해도가 감소하는 현상

르샤틀리에의 원리 : 가역 반응이 평형 상태에 있을 때 농도, 압력, 온도의 조건을 변화시키면 화학계는 그 변화를 감소시키는 방향으로 평형이 이동하여 새로운 평형에 도달한다는 원리

4) 시약 및 기구

· 기구

- 100mL 삼각플라스크 4개

- 100mL 비커 5개

- 50mL 뷰렛

- 25mL 눈금실린더

- 감압장치

- 온도계

- 거름종이

- 유리막대

- 핀셋

· 시약

- 0.050M NaOH (분자량 : 39.997g/mol / 끓는점 : 1388도 / 녹는점 : 318도 / 밀도 : 2.13g/cm3)

- 0.025M NaOH

- 0.10M NaOH

- 0.10M HCl 표준용액 (분자량 : 36.458g/mol / 끓는점 : 농도의존적 / 밀도 : 1.49g/cm3)

- Ca(OH)2 (분자량 : 74.093g/mol / 녹는점 : 580도 / 밀도 : 2.21g/cm3)

- 페놀프탈레인 지시약 (분자량 : 318.32g/mol / 끓는점 : 557.8도 / 녹는점 : 260도 / 밀도 : 1.3g/cm3)

- 증류수

5) 실험방법

① 깨끗한 100mL 비커 4개에 각각 증류수, 0.025M, 0.050M, 0.10M, NaOH 용액을 25mL 눈금실린더로 50mL씩 넣는다(눈금실린더로 시약을 취할 때 순서는 증류수, 0.025M, 0.050M, 0.10M 순으로 농도가 낮은 순서대로 사용하며, 사용할 때마다 씻지 않는다.)

② 각 비커에 시약수저를 이용해서 수저 반 정도의 Ca(OH)2를 넣고 10분간 유리막대로 잘 저어서 평형에 도달할 수 있도록 충분히 녹인다.

③ 각 비커의 용액을 감압장치를 이용해서 여과하고 거른 액을 빈 비커에 옮긴다. 이때, 묽혀지지 않도록 증류수를 사용하지 않으며, 거른 액이 투명해질 때까지 반복하여 여과시킨다.

④ 여과시킨 용액 25mL를 눈금실린더로 취해서 100mL 삼각플라스크에 넣고, 페놀프탈레인 지시약 2~3방울을 가한다.

⑤ 먼저 온도 측정 후 흰 종이를 깔고 0.10M HCl 표준 용액으로 적정한다(붉은색 → 무색)