완충용액의 제조 및 적정곡선 그리기

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완충용액의 제조 및 적정곡선 그리기

백분율 농도
◦ %(w/v) 용액  용액 100ml에 녹아있는 용질의 g수
 e.g. 5%(w/v) NaCl 용액 : 100ml의 용액에 5.0g의 NaCl이 녹
아 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 농
도로 들어있음

몰농도(molarity, M)

노르말농도(normality, N)
◦ 1L의 용액에 녹아 있는 용질의 몰수
◦
◦ 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 양으
로 정의
 e.g. HCl(분자량 36.5) 1L에 36.5g 녹아있으면 1N농도
H2SO4(분자량98) 1L에 98g 녹아있으면 2N농도(2g당량). 1g당량의 값은
49g

《예1》 H2SO4 (분자량98) 9.8g을 물에 녹여 최종부피를 250
㎖로 하였다면 이 용액의 N농도와 M농도는 각각 얼마인가?
◦
◦
◦
◦
250㎖  H2SO4 9.8g
1,000㎖  H2SO4 39.2g
H2SO4 1M  98g
H2SO4 39.2g 은 0.4 M (1 : 98 = X : 39.2, X=0.4)
◦ H2SO4 의 가수 : 2
◦ 0.4M X 2 = 0.8N

《예2》 농도가 35%, 비중이 1.18인 0.1N HCl(분자량 35)용액
50ml 제조시 필요한 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]

희석 방법
◦ e.g. 1:3으로 묽히기(3X buffer를 1X짜리로 만들경우)
 시료 1ml에 용매(or 용액) 3ml를 가해 최종부피가 4ml이 되
게 한다.
 시료 1ml에 용매(or 용액) 2ml를 가해 최종부피가 3ml이 되
게 한다.

완충용액이란?
◦ 외부에서 산이나 염기를 가해주어도 pH의 변화가 거의 없는
용액을 의미. 즉, pH농도를 일정하게 맞추어 주는 용액
◦ 단백질, 유기물질, 무기염류 등이 함유되어 있는 세포의 원형
질은 pH의 급격한 변화를 방지하여 세포를 보호
 e.g. 혈장 – pH변화를 0.2이내로 유지하는 이상적 완충용액
◦ 생화학에서는 in vitro실험을 주로 하나 in vivo실험에서와 같
이 pH의 변화를 최소한으로 억제
 약한 산 : 인산, 글루타르산, 타르타르산 등
 약한 염기 : 암모니아, 피리딘, Tris(hydroxymethyl)

완충용액의 원리
◦ 완충용액은 약산과 그 산의 염의 수용액 또는
약염기와 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

약 산 – 센 염기 적정 곡선
◦ HA ↔ A- + H+
◦ pH의 변화가 가장 작은 곳  pKa점
◦ 이 pH에서 [HA] = [A-], 이 근처에서 적정곡
선의 기울기가 가장 작아짐
◦ 염기나 산을 가해주어도 용액의 pH값의 변
동이 가장 작음(=완충용량이 가장 큼)
Half-equivalence point
pH=pKa
약 산 – 센 염기 적정 곡선
센 산 – 약 염기 적정 곡선

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 측정시에는 X

지시약 이용
◦ 지시약은 산과 염기에서 각각 다른 색을 띠는 염료
HIn (aq) ⇄
(산성 형)
(한 색)
H
+
(aq) +
In - (aq)
(염기성형)
(다른 색)
지시약
색 변화
변색 pH
Thymol blue
Red
yellow
1.2 ~ 2.8
Methyl orange
Red
yellow
3.2 ~ 4.4
Bromocresol green
Yellow
blue
3.8 ~ 5.4
Methyl purple
Violet
green
4.8 ~ 5.4
Red
yellow
4.8 ~ 6.0
Methyl red
Bromothymol blue
Yellow
blue
6.0 ~ 7.6
Thymol blue
Yellow
blue
8.0 ~ 9.6
Colorless
pink
8.2 ~ 10.0
Yellow
red
10.1 ~ 12.0
Phenolphthalein
Alizarin yellow

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 둘러싸
인 Ag-AgCl-Cl 전극이 이용
1.
2.
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
3.
◦
Plug를 꽂고 power를 누른 후 measure 상태가 될 때까지 기
다린다.
Calibration
* 2nd를 누른 다음 cal을 누르고 기다리면 전광판 하단에 P1이라고 써
지고 pH 값이 나타난다.
* 유리전극을 pH 4용액에 담그고 기다리면 pH 값 우측에 ready가 나
타나고 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 숫
자도 마찬가지로 맞춘다.
* PH 4 로 맞춰지면 전광판 하단에 P2라고 써진다.
*보정이 끝나면 measure로 바뀐다.
Measurement
측정하고자 하는 용액에 전극을 담그고 나타나는 pH값을 읽는다.
1.
용액 만들기
① 0.1M acetic acid 50ml

FW : 60.05, 비중 : 1.049, 순도 : 99.8%

MW : 40, 순도 : 96%

MW : 136.09, 순도 : 99%
② 0.1N NaOH 100ml
③ 0.2N KH2PO4 50ml
2.
제조한 용액에 NaOH를 가하여 pH meter로 pH
를 측정하여 적정곡선 그리기

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