적정곡선의 굴절점 판별 및 pH 14에서의 주된 존재 형태

Q.

1. 아래의 물질들은 강염기로 적정했을 때 적정곡선에서 몇 개의 굴절(당량점)이 나타나는가?
2. pH 14에서 존재하는 물질의 주된 형태를 그려라.

 

 

 

 

 

 

 

QCLAB High Precision Laboratory Control

Micropipette Pen

실험실의 정밀한 감각을
일상 필기 경험으로 확장하다

디자인 특허등록 Made in Korea

2026.10 Launch 예정

사전예약 바로가기

 

A.

물질pKa굴절점 개수pH 14에서 주된 형태

 

Oxalic acid	1.19, 4.21	1개	−OOC−COO− (Oxalate2−)
Fumaric acid	3.03, 4.47	1개	−OOC−CH=CH−COO− (Fumarate2−)
Citric acid	3.06, 4.74, 5.40	1개	Citrate3−
Phenylalanine	1.83, 9.13	2개	PhCH2CH(NH2)COO−

각 물질을 살펴보면 다음과 같다.

1. Oxalic acid

pKa1 = 1.19
pKa2 = 4.21

ΔpKa = 3.02

이론적으로 두 해리가 존재하지만 실제 적정에서는 두 번째 굴절이 충분히 분리되지 않아 하나의 큰 굴절로 나타난다.

pH 14에서는 두 개의 카복실기가 모두 해리된다.

      COO−
       |
      COO−

 

또는

−OOC−COO−

 

전하 = 2−

---

2. Fumaric acid

pKa1 = 3.03
pKa2 = 4.47

ΔpKa = 1.44

두 pKa가 매우 가까워 적정곡선에서는 하나의 굴절만 나타난다.

pH 14에서는

COO−      COO−
  \        /
   CH==CH

 

또는

−OOC−CH=CH−COO−

 

전하 = 2−

---

3. Citric acid

세 개의 pKa

3.06
4.74
5.40

각 pKa가 모두 서로 가깝다.

따라서 세 단계의 해리가 하나의 넓은 완충구간으로 합쳐져 적정에서는 하나의 굴절만 관찰된다.

pH 14에서는

        COO−
          |
CH2−C−COO−
    |
 CH2COO−

 

세 개의 카복실기가 모두 COO−

OH는 그대로 존재한다.

전체 전하 = 3−

---

4. Phenylalanine

pKa1 = 1.83 (COOH)

pKa2 = 9.13 (NH3+)

ΔpKa = 7.30

두 pKa가 충분히 떨어져 있으므로 두 개의 독립적인 굴절이 나타난다.

pH 14에서는

      COO−
       |
Ph−CH2−CH−NH2

 

아미노기는 NH2가 되고,

카복실기는 COO−가 된다.

전체 전하 = −1

---

왜 Citric acid는 COOH가 3개인데 굴절은 1개인가?

많은 학생들이 가장 헷갈리는 부분이다.

카복실기가 3개이므로 H+는 3개 방출할 수 있다. 하지만

• pKa1 = 3.06
• pKa2 = 4.74
• pKa3 = 5.40

처럼 세 값이 매우 가까워 적정 과정에서 세 해리가 거의 동시에 진행된다.

따라서 적정곡선에서는 세 개의 당량점이 분리되지 않고 하나의 굴절만 관찰된다.

즉,

해리 단계 수 = 3

적정곡선의 굴절 수 = 1

은 서로 다른 개념이다.

최종 답

• Oxalic acid : 굴절 1개 → Oxalate²⁻
• Fumaric acid : 굴절 1개 → Fumarate²⁻
• Citric acid : 굴절 1개 → Citrate³⁻
• Phenylalanine : 굴절 2개 → NH2-CH(CH2Ph)-COO⁻

물질굴절 개수 pH 14에서 주된 형태

Oxalic acid	1	Oxalate²⁻
Fumaric acid	1	Fumarate²⁻
Citric acid	1	Citrate³⁻
Phenylalanine	2	NH₂-CH(CH₂Ph)-COO⁻

또한 약산-강염기 적정은 약전 분석에서 benzoic acid, citric acid, chlorambucil injection, mustine injection, nicotinic acid tablets, undecanoic acid 등의 정량 분석에 널리 사용된다. 이는 약산이 강염기와 정량적으로 반응하며 종말점을 비교적 명확하게 확인할 수 있기 때문이다.

 

 

 

반응형

 

 

SINCE 2025 QCLAB