화학 · 산·염기 / 원리와 탐구
중화 적정 실험 해설
농도를 아는 염기로 산을 중화하면 반응에 사용된 부피에서 산의 농도를 추정할 수 있습니다. 염산 시료와 표준 수산화나트륨 용액을 이용해 pH 변화와 지시약의 색을 비교해 보세요. 화학량론으로 정하는 당량점과 지시약으로 판단하는 종말점의 차이를 살피는 적정 실험입니다.
어떤 원리인가요?
25℃에서 Kw=10⁻¹⁴이에요. 당량점 pH는 7이고 과잉 몰수를 전체 부피로 나눈 농도와 물의 자동 이온화를 함께 써서 당량점 바로 옆도 계산해요. 산 농도 추정은 c염기V종말/V산이에요.
핵심 관계
D=(n산−n염기)/V전체 · [H⁺]−Kw/[H⁺]=D
이렇게 관찰해 보세요
- 뷰렛과 방울 버튼으로 NaOH를 더해요. 지시약을 바꾸어 색과 종말 부피를 비교해요. 농도 입력은 미지 농도 추정의 정답을 바꾸는 학습용 기준값이에요.
- 기준 농도 0.1 mol/L, HCl 25 mL에서 NaOH 0, 24.9, 25.0, 25.1 mL를 각각 실행·기록해요.
- 24.9 mL에서 지시약만 바꾼 값과, NaOH 25 mL에서 표준 농도만 0.20 mol/L로 바꾼 값을 기록해요.
결과를 읽는 기준
당량점과 지시약 종말점은 항상 같은가요?
당량점은 n(H⁺)=n(OH⁻)인 지점이에요. 종말점은 관찰하는 변색 기준이라 지시약마다 달라요. 곡선은 지시약을 바꿔도 같아요.
모형의 범위와 한계
25℃ 일가 강산 HCl·강염기 NaOH, 완전 해리·부피 가산·활동도 1을 가정해요. 탄산 흡수·혼합 지연·방울 크기 오차는 제외해요. 변색 범위는 교육용 대표값이며 종말점은 범위 중간 pH(9.10 또는 3.75)로 정의한 모형이에요. 실제 육안 종말점과 다를 수 있어요. 지시약은 pH를 바꾸지 않아요.