◼실험목적
침전, 산화, 환원의 반응을 이용하여 용액 안의 음이온을 확인하기 위함이다.
◼실험원리
①침전
일반적으로 액체 속에 존재하는 작은 고체가 액체 바닥에 가라앉아 쌓이는 일을 말한다. 화학에서 침전이란 용액에서 고체가 분리되는 것을 말한다. 다시 말해서 용액속에 용융되어 있던 용질이 다시 고 체 결정으로 만들어지는 것을 말한다.
②산화와 환원
개념 정립 초기에 산화는 산소를 얻는 것, 환원은 산소를 잃는 것 이라 정의 하였다. 하지만 화학적 특징에 의해서 산화 환원 반응이 라고 분류되는 반응에서 산소가 관여하지 않는 경우가 많이 발견되 면서 초기에 정립되었던 정의가 바뀌었다.
현대의 화학 체계에서 다시 정립하기를 수소를 얻는것을 환원 수소를 잃는 것을 산화라 정의한다.
산화, 환원은 근본적으로 전자가 이동하는 것에서 발생하고 이 때 문에 전자와 전하가 반대인 수소 양이온의 이동으로 정의하는 것이다.
③점적 분석
점적 분석이란 한 방울의 시료 용액에 미량의 시약을 떨어뜨려 일어나는 발색반응으로 미량 물질의 검출을 확인하는 방법이다. 이 방법은 소량의 시약과 시료만 가지고도 실험이 가능하다.
◼실험 도구,재료
Na2So4, Na2Co3, NaCl 시약, Hcl, AgNo3
◼실험 과정
•탄산 이온의 확인
순도 99%의 0.5M Na2Co3 10ml(실험의 편의를 위해 용액 10ml 를 제조함) 용액을 만들기 위해 먼저 Na2Co3의 질량을 계산한다.
몰농도(M) = (용질의 몰수) / (용액의 L) 이므로,
몰농도(M) = {(용질의 질량) / (용질의 분자량)} / (용액의 L) 이다.
이때 순도까지 고려하여 정확히 정리하면,
몰농도(M) = [{(용질의 질량) / (용질의 분자량)} / (용액의 L)] X (순도%)이다.
따라서 이를 용질의 질량에 대해 정리하면 다음과 같다. (용질의질량)=몰농도(M)X(용액의L)X(용질의분자량) / (순도%)
Na2Co3질량 = 0.5 X 0.01 X 105.99 / 0.99 = 0.54g
•염화 이온의 확인
순도 99.5%의 0.5M NaCl 10ml(실험의 편의를 위해 용액 10ml를 제조함) 용액을 만들기 위해 먼저 NaCl의 질량을 계산한다.
몰농도(M) = (용질의 몰수) / (용액의 L) 이므로,
몰농도(M) = {(용질의 질량) / (용질의 분자량)} / (용액의 L) 이다. 이때 순도까지 고려하여 정확히 정리하면,
몰농도(M) = [{(용질의 질량) / (용질의 분자량)} / (용액의 L)] X (순도%)이다.
따라서 이를 용질의 질량에 대해 정리하면 다음과 같다.
(용질의질량)=몰농도(M)X(용액의L)X(용질의분자량) / (순도%)
NaCl질량 = 0.5 X 0.01 X 58.45 / 0.995 = 0.3g
◼결과
1.시료용액을 사용하여 실험을 한 관찰사항을 기록하시오.
①실험 관찰 시:이산화탄소 기포가 발생함을 확인할 수 있었다.
②실험 관찰 시:흰색 침전물이 생기는 것을 확인할 수 있었다.
2.각 실험용액의 제조에 있어서, 다음 물질의 양을 각각 구하시오.
(100ml 용액을 만들 때 필요한 양) 10.5M Na2So4 (99%)
0.5 X 0.1 X 142.05 / 0.99 = 7.2g 20.5M Na2Co3 (99%)
0.5 X 0.1 X 105.99 / 0.99 = 5.4g 30.5M NaCl (99.5%)
0.5 X 0.1 X 58.45 / 0.995 = 3g 41M BaCl2 (99%)
1 X 0.1 X 208.24 / 0.99 = 21.03g
◼고찰
•Na2Co3와 HCl의 화학반응식을 통한 이산화탄소 확인
Na2Co3 + 2HCl → CO2 + 2NaCl + H2O
다음과 같이 화학 빈응식이 나오며 이산화탄소가 생성됨을 확인할 수 있다.
•NaCl과 HNO3 혼합 용액에 AgNo3를 가하여 흰색 침전물 생성 화학반응식을 통한 확인
2NaCl + HNO3 + 2AgNo3 → AgCl + 2NaNo3 + AgNo3 + HCl 다음과 같이 화학 빈응식이 나오며 흰색 앙금(AgCl)이 생성됨을 확인할 수 있다.
•점적 분석
점적 분석이란 한 방울의 시료 용액에 미량의 시약을 떨어뜨려 일어나는 발색반응으로 미량 물질의 검출을 확인하는 방법이다.
이 방법은 소량의 시약과 시료만 가지고도 실험이 가능하다.
이 실험에서는 특정한 화학반응(이산화탄소의 발생), 침전(앙금의 형성)을 활용하여 물질의 검출을 확인하였다.
◼참고문헌
공학일반화학실험, 줌달의 일반화학, 옥스토비 일반화학, 화학 대사전, 두산 백과사전
