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수산화나트륨 용액은 화학에서 생물학 및 생화학에 이르기까지 다양한 유형의 실험실에서 가장 널리 사용되는 솔루션 중 일부입니다. 다양한 농도의 이 용질 용액은 유기 합성을 위한 화학 시약, 산-염기 적정의 적정제, 다양한 완충 용액의 준비 및 pH 조정에 이르기까지 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
각 응용 프로그램에는 다른 농도 수준이 필요합니다. 마찬가지로 비슷한 농도의 용액을 사용하는 경우에도 이 농도를 미리 정확히 아는 것이 중요한 경우도 있고 대략적인 농도만 알면 되는 경우도 있습니다.
이것은 수산화나트륨 용액을 준비하는 것이 용질의 무게를 재고 용해시키는 단순한 문제가 아님을 의미합니다. 용도에 따라 다른 관리가 필요합니다. 또한 어떤 경우에는 고체 용질에서 직접 수산화나트륨 용액을 만들 수 있지만 다른 경우에는 더 농축된 시작 용액을 희석하여 준비하는 것이 더 편리합니다.
고체 시약에서 수산화나트륨 용액을 만드는 방법을 탐색하여 시작하겠습니다.
고체 시약으로부터 수산화나트륨 용액의 제조
수산화나트륨 용액을 준비하는 가장 일반적인 방법은 시약을 고체 상태로 용해한 다음 원하는 최종 부피로 희석하는 것입니다. 솔루션을 준비할 때 다른 절차가 필요한 두 가지 상황이 있습니다.
대략적인 농도 솔루션
많은 경우 대략적인 농도의 솔루션만 준비하면 됩니다. 예를 들어, 가수분해 반응에서 촉매로 사용하기 위해 농축된 용액이 필요할 때나, 완충용액을 준비할 때 약산을 중화하기 위한 용액이 필요할 때입니다.
이러한 경우 용액의 무게를 측정하거나 준비할 때 과도한 주의나 주의를 기울일 필요는 없습니다. 준비에 필요한 자료는 다음과 같습니다.
- 적절한 크기의 비이커(준비할 용액의 양과 비슷한 부피여야 함).
- 부피 플라스크.
- 분석 균형.
- 주걱.
- 무게를 재는 물질, 그렇지 않으면 무게를 잴 종이.
- 피세타(세척 플라스크).
- 교반 막대.
- 깔때기.
솔루션의 준비
- 1단계: 수산화나트륨의 무게를 잰다.
저울이나 종이로 칭량하고 분석저울을 사용하여 적정량의 수산화나트륨을 칭량한다. 이것은 일반적으로 순도가 다른 흰색 진주의 형태로 발견됩니다. 정확한 농도를 구하는 것이 중요하지 않은 경우에는 시약의 무게를 잴 때 특별한 주의가 필요하지 않습니다.
마찬가지로 생성된 용액의 정확한 농도를 알아야 하는 경우에도 수산화나트륨은 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 오염되는 경향이 있으므로 특별한 주의를 기울여 무게를 측정하는 것은 유용하지 않습니다. 탄산나트륨이므로 이 시약의 무게는 항상 근사치입니다.
계량할 수산화나트륨의 질량은 준비할 용액의 농도와 최종 용액의 총 부피에 따라 달라집니다. 다음 표는 몰농도, 정상도 및 백분율 m/V로 표현된 다양한 농도에서 다양한 부피의 NaOH 용액을 준비하기 위해 칭량해야 하는 수산화나트륨의 질량을 보여줍니다.
| 농도(M 또는 N) | %m/V | 용액 부피(mL) | NaOH 질량(g) |
| 0.1 | 0.4 | 100 | 0.40 |
| 0.1 | 0.4 | 200 | 0.80 |
| 0.1 | 0.4 | 250 | 1.00 |
| 0.1 | 0.4 | 400 | 1.60 |
| 0.1 | 0.4 | 500 | 2.00 |
| 0.1 | 0.4 | 1,000 | 4.00 |
| 0.1 | 0.4 | 2,000 | 8.00 |
| 0.2 | 0.8 | 100 | 0.80 |
| 0.2 | 0.8 | 200 | 1.60 |
| 0.2 | 0.8 | 250 | 2.00 |
| 0.2 | 0.8 | 400 | 3.20 |
| 0.2 | 0.8 | 500 | 4.00 |
| 0.2 | 0.8 | 1,000 | 8.00 |
| 0.2 | 0.8 | 2,000 | 16.00 |
| 0.5 | 2.0 | 100 | 2.00 |
| 0.5 | 2.0 | 200 | 4.00 |
| 0.5 | 2.0 | 250 | 5.00 |
| 0.5 | 2.0 | 400 | 8.00 |
| 0.5 | 2.0 | 500 | 10.00 |
| 0.5 | 2.0 | 1,000 | 20.00 |
| 0.5 | 2.0 | 2,000 | 40.00 |
| 1.0 | 4.0 | 100 | 4.00 |
| 1.0 | 4.0 | 200 | 8.00 |
| 1.0 | 4.0 | 250 | 10.00 |
| 1.0 | 4.0 | 400 | 16.00 |
| 1.0 | 4.0 | 500 | 20.00 |
| 1.0 | 4.0 | 1,000 | 40.00 |
| 1.0 | 4.0 | 2,000 | 80.00 |
- 2단계: 시약을 비이커에 옮기고 증류수에 녹입니다.
만들 용액의 양과 칭량할 NaOH의 총 질량에 따라 최종 용액을 만들 부피 플라스크로 용액을 옮기기 전에 비이커에 시약을 용해하는 것이 편리합니다.
저울을 사용하든 종이를 사용하든, 시약은 준비할 용액 부피의 약 절반 부피의 물이 들어 있는 비이커로 옮겨집니다. 추나 종이에 달라붙어 남아 있는 잔여물은 싱크대의 도움을 받아 끌립니다.
그런 다음 교반 막대를 사용하여 모든 고체가 완전히 용해될 때까지 용액을 교반합니다.
참고: NaOH 용해 반응은 매우 발열 반응이므로 용해 과정 중에 상당히 가열되는 것이 일반적입니다. 방출된 열을 흡수하여 용해 과정을 촉진하기 위해 얼음 수조에서 이 과정을 수행하는 것이 좋습니다.
- 3단계: 부피 플라스크로 옮깁니다.
모든 고체가 용해되면 비이커의 내용물을 깔때기를 통해 플라스크로 옮기고 스파우트를 사용하여 남은 용액을 끌어냅니다.
- 4단계: 증류수로 희석
비이커의 모든 내용물을 옮기고 나면 플라스크가 측정 표시 아래 1~2cm 채워질 때까지 물을 계속 추가합니다. 플라스크 자체와 그 내용물이 모두 열 평형에 도달하도록 플라스크를 몇 분 동안 그대로 두는 것이 좋습니다. 마지막으로 피세타를 이용하여 용량표시까지 채워주시면 완성입니다.
- 5단계: 덮고 흔듭니다.
플라스크에 도달하면 마개를 놓은 다음 부드럽게 흔들어 모든 내용물이 잘 혼합되고 균질한 용액이 얻어지도록 뒤집고 곧게 펴십시오.
정확한 농도의 솔루션
위의 절차를 사용하여 용액을 준비할 때 아무리 주의를 기울이고 수산화나트륨의 무게를 정확히 측정하더라도 용액의 실제 농도는 준비되는 공칭 농도와 정확히 일치하지 않습니다. 그러나 많은 경우에 산-염기 적정에서 해당 용액이 적정제로 사용될 때와 같이 새로 준비된 용액의 정확한 농도를 알아야 합니다.
이 경우 새로 준비한 용액을 표준화하거나 적합한 1차 표준의 산-염기 적정을 통해 표준화해야 합니다. 1차 표준물질은 다른 물질과 신속하고 정량적으로 반응하는 고순도 및 안정성 물질이며 용액의 실제 농도 측정을 위한 표준물질로 사용할 수 있습니다.
NaOH 용액을 표준화하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 기본 표준이 있지만 가장 일반적인 것은 프탈산수소칼륨 또는 비프탈산칼륨입니다.
이프탈산칼륨으로 표준화
여기에 설명된 절차는 농도가 약 0.1N(또는 몰)인 수산화나트륨 용액의 표준화로 구성됩니다. 다른 용액을 표준화하기 위해 가중 기본 표준 질량을 조정하거나 수산화나트륨을 먼저 0.1N의 농도로 희석할 수 있습니다.
이 절차는 약 0.5g의 중프탈산칼륨의 무게를 정확하게 측정한 다음 25mL의 증류수에 유리병 또는 삼각 플라스크에 녹이는 것으로 구성됩니다. 몇 방울의 페놀프탈레인 지시약을 첨가한 다음 NaOH 용액을 사용하여 용액을 적정합니다.
일단 종말점에 도달하면 적정제의 부피를 기록하고 다음 공식을 적용하여 수산화나트륨의 실제 농도를 결정합니다.
위의 방정식에서 중프탈산칼륨의 질량은 그램 단위로, 적정제(NaOH에서 추출한)의 부피는 밀리리터 단위로 입력해야 합니다.
예를 들어, 0.4958g의 비프탈산칼륨을 칭량하고 적정에서 24.35mL의 NaOH를 소비했다면 실제 NaOH 농도는 0.0997N임을 의미합니다.
벤조산으로 표준화
벤조산을 사용한 표준화는 비프탈산칼륨과 동일한 방식으로 수행되며 마지막 경우 표준화에서와 같이 0.5g 대신 벤조산 약 0.3g을 정확히 칭량한다는 점만 다릅니다. 이 경우 실제 NaOH 농도를 결정하는 공식은 다음과 같습니다.
희석에 의한 수산화나트륨 용액의 제조
NaOH 용액을 준비하는 또 다른 가장 일반적인 방법은 더 농축된 용액을 희석하는 것입니다. 실험실에서는 필요에 따라 다른 희석액이 만들어지는 농축 원액을 준비하는 것이 매우 일반적입니다. 원래 용액은 일반적으로 1 몰 또는 1 법선 또는 유사한 농도의 농도를 가집니다.
0.01N 또는 0.001N(매우 빈번함)과 같이 훨씬 더 희석된 용액을 준비해야 하는 경우에는 일반적으로 일련의 희석액을 준비합니다(즉, 첫 번째 희석액을 준비한 다음 더 희석한 다음 다른 하나는 더 희석됩니다.
희석을 수행하려면 다음이 필요합니다.
- 적절한 용량의 체적 볼.
- 비커.
- 적절한 용량의 체적 피펫.
- 한 발.
절차는 매우 간단합니다.
- 1단계: 깨끗하고 건조한 비이커에 농축 용액의 일부를 붓습니다.
전체 배치를 오염시키고 망칠 수 있으므로 원액이 들어 있는 용기에서 직접 분주하지 않는 것이 중요합니다.
- 2단계: 체적 피펫으로 필요한 원액의 양을 측정합니다.
피펫을 똑바로 잡고 기포가 남지 않도록 주의하여 눈금 표시까지 피펫을 채워야 합니다.
측정할 용액의 양과 사용할 부피 측정 피펫은 준비할 용액의 양과 초기 및 최종 조정에 따라 다릅니다.
- 3단계: 농축 용액을 깨끗하고 건조한 부피 플라스크로 옮기고 표시선까지 만듭니다.
이 단계는 단순히 농축액을 풍선으로 옮긴 다음 병을 사용하여 순수한 물로 용액을 희석하는 것으로 구성됩니다.
- 5단계: 덮고 흔듭니다.
이 단계는 이전 절차의 5단계와 동일합니다.
참조
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