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Q.
혼합된 수상·비수상 배지에서 약염기의 염을 적정하는 이유와 메탄올과 같은 유기용매를 첨가하는 이점을 설명하시오.
비수상 적정은 산과 약염기의 염을 분석하는 데 널리 사용되지만, 실제 분석에서는 물과 메탄올 등의 혼합 용매를 이용한 적정이 더 간편한 경우가 많다. 특히 전위차 적정법을 이용하면 종말점을 보다 정확하게 검출할 수 있다.
약염기의 산성형 염은 강염기인 수산화나트륨과 반응할 때 약산처럼 거동한다.
반응식은 다음과 같다.
RNH₃⁺ + OH⁻ → RNH₂ + H₂O
즉, 암모늄 형태(RNH₃⁺)가 수산화이온에 의해 탈양성자화되어 자유 염기(RNH₂)로 전환된다.
메탄올과 같은 유기용매를 첨가하는 이유
메탄올 등의 유기용매를 물과 함께 사용하는 이유는 크게 두 가지이다.
- 염기의 pKa를 낮춰 적정을 쉽게 한다.
유기용매는 물보다 유전상수(Dielectric constant)가 작다. 유전상수가 작으면 이온 상태(RNH₃⁺)가 충분히 안정화되지 못하므로 양성자를 잃기 쉬워진다. 그 결과 염기의 pKa가 감소하여 적정 반응이 더욱 뚜렷하게 진행되고 종말점도 명확해진다.
- 생성된 자유 염기를 용액에 계속 용해시킨다.
적정이 진행되면 RNH₃⁺는 RNH₂로 변한다. 자유 염기(RNH₂)는 물에는 잘 녹지 않는 경우가 많아 침전이 생길 수 있다. 메탄올과 같은 유기용매는 이러한 자유 염기의 용해도를 높여 침전 생성을 방지하고 적정이 끝날 때까지 균일한 용액 상태를 유지하도록 도와준다.
요약
- 약염기의 염은 NaOH와 반응하면서 약산처럼 적정된다.
- 반응식은 RNH₃⁺ + OH⁻ → RNH₂ + H₂O이다.
- 메탄올을 첨가하는 이유는 두 가지이다.
- 유전상수를 낮춰 염기의 pKa를 감소시키고 종말점을 선명하게 한다.
- 생성된 자유 염기의 용해도를 높여 침전을 방지하고 적정을 안정적으로 진행할 수 있게 한다.
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