Chemical Analysis of Ions: Identification and Quantification using Precipitation Reactions | Lab Reports Chemistry

Ⅰ. Subject

음이온 확인

Ⅱ. Date

2021 / 03 / 31

Ⅲ. Section & Name

2조 / 2019110599 / 김태환

Ⅳ. Object

점적 분석으로 용액 중에 녹아있는 음이온을 확인한다.

Ⅴ. Principle

A. 정성 분석

정성 화학 분석은 물질에 포함된 하나 혹은 그 이상의 성분을 확인하는 것이다. 어떠한 화

학종으로 이루어지는가를 감식할 목적으로 실시하는 분석법의 총칭이다. 항상 정량 분석에

앞서 하게되며, 일반적으로 각각에 이미 알려진 특이 반응 및 물리적 성질을 이용하여 실시

한다.

예를 들면 소변을 검사하는 가정용 임신 진단기는 임신 기간에 생성되는 호르몬의 존재 여

부를 판단하는 것이다. 이런 검사를 통하여 ‘내가 임신했는가?’와 같이 매우 중요한 질문에

대한 답을 구할 수 있다. 정성 분석은 무엇이 존재하는가를 말해준다.

B. 점적 분석

점적 분석은 소량의 시료용액에 적당한 시약을 떨어뜨려서 시료에 포함된 음이온과 독특한

반응을 일으키게 하여 시료에 포함된 음이온을 확인한다.

시료에 여러 가지 성분이 포함되어 있는 경우에는 한 성분이 다른 성분의 검출을 방해할 수

있기 때문에 조심해야 한다. 서로 방해가 되는 여러 성분이 포함되어 있는 경우에는 점적

분석을 하기 전에 이들 성분을 서로 분리하거나, 용액의 pH를 변화시키거나 가리움제를 사

용해서 한 가지 화학종이 반응하지 못하도록 만들어 주어야 한다.

각 음이온에 대한 점적 분석 방법

1. 황산 이온 :센산의 음이온으로 Ba2+과 반응하여 BaSO4 침전을 형성한다. 바륨음이온은

약한산의 음이온과도 침전을 형성하지만, 이 침전들은 산성 용액에서는 녹기 때문에 산성

용액에서 Ba2+을 넣어 주면 황산 이온의 존재를 확인 할 수 있다.

2. 아황산 이온, 황화 이온, 및 탄산 이온 : 이들은 휘발성이 있는 산의 음이온이기 때문에

산을 넣어주면 아황산, 황화 수소, 탄산이 된다. 이 중에서 기체인 황화 수소는 독특한 냄새

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Ⅰ. Subject 음이온 확인 Ⅱ. Date 2021 / 03 / 31 Ⅲ. Section & Name 2 조 / 2019110599 / 김태환 Ⅳ. Object 점적 분석으로 용액 중에 녹아있는 음이온을 확인한다. Ⅴ. Principle A. 정성 분석 정성 화학 분석은 물질에 포함된 하나 혹은 그 이상의 성분을 확인하는 것이다. 어떠한 화 학종으로 이루어지는가를 감식할 목적으로 실시하는 분석법의 총칭이다. 항상 정량 분석에 앞서 하게되며, 일반적으로 각각에 이미 알려진 특이 반응 및 물리적 성질을 이용하여 실시 한다. 예를 들면 소변을 검사하는 가정용 임신 진단기는 임신 기간에 생성되는 호르몬의 존재 여 부를 판단하는 것이다. 이런 검사를 통하여 ‘내가 임신했는가?’와 같이 매우 중요한 질문에 대한 답을 구할 수 있다. 정성 분석은 무엇이 존재하는가를 말해준다. B. 점적 분석 점적 분석은 소량의 시료용액에 적당한 시약을 떨어뜨려서 시료에 포함된 음이온과 독특한 반응을 일으키게 하여 시료에 포함된 음이온을 확인한다. 시료에 여러 가지 성분이 포함되어 있는 경우에는 한 성분이 다른 성분의 검출을 방해할 수 있기 때문에 조심해야 한다. 서로 방해가 되는 여러 성분이 포함되어 있는 경우에는 점적 분석을 하기 전에 이들 성분을 서로 분리하거나, 용액의 pH를 변화시키거나 가리움제를 사 용해서 한 가지 화학종이 반응하지 못하도록 만들어 주어야 한다. 각 음이온에 대한 점적 분석 방법

황산 이온 :센산의 음이온으로 Ba2+과 반응하여 BaSO4 침전을 형성한다. 바륨음이온은 약한산의 음이온과도 침전을 형성하지만, 이 침전들은 산성 용액에서는 녹기 때문에 산성 용액에서 Ba2+을 넣어 주면 황산 이온의 존재를 확인 할 수 있다.
아황산 이온, 황화 이온, 및 탄산 이온 : 이들은 휘발성이 있는 산의 음이온이기 때문에 산을 넣어주면 아황산, 황화 수소, 탄산이 된다. 이 중에서 기체인 황화 수소는 독특한 냄새

염화 이온, 브롬화 이온, 요오드화 이온 : 산성 용액에서 Ag+ 이온을 넣으면 흰색의 침 전이 생긴다. AgCl. AgBr, AgI가 섞여 있는 침전에 암모니아를 넣어주면 AgCl 만이 암모 니아와 착이온을 형성해서 물에 녹기 때문에 AgBr 및 AgI와 분리할 수 있다.
인산 이온 : 몰리브데넘산 암모늄 용액과 과량의 암모늄 이온을 가해주면 노란색 침전이 형성되는 것으로 확인할 수 있다.
질산 이온 : 모든 질산염은 물에 잘 녹기 때문에 침전으로 확인하는 것은 불가능하다. 질산 이온을 일산화 질소로 환원시킨 후에 Fe2+와 반응해서 갈색 착이온이 생선되는 것으 로 확인할 수 있다. C. 용해도 물에 대한 이온성 물질들의 용해도는 천차만별이다. 예를 들면, 염화 소듐은 물에 잘 녹는 데 비하여 염화 은은 거의 녹지 않는다. 물에 대한 이온성 물질들의 용해도 차이는 이온들 간의 인력의 세기와 이온들의 물 분자에 대한 인력의 크기에 의해 결정된다. 이온성 고체가 물에 녹으면 이온들은 수화되어 흩어져 독립적으로 움직인다. D. 침전 두 용액이 섞일 때, 때때로 불용성 물질이 만들어진다. 즉, 고체가 형성되어 용액에서 분리 된다. 이와 같은 반응을 침전반응이라 하며, 생성된 고체를 침전이라 한다. 침전하는 고체의 성질을 예측하는 가장 좋은 방법은 가능한 생성물이 어떤 것이 있는지를 생각해 보는 것이다. 이를 위해서, 두 반응물 용액을 섞은 후에 생성된 용액에 어떤 화학종 들이 존재하는지를 알아야 한다.
이온들이 고체 화합물을 만들 때, 그 화합물은 전하를 가지지 않는다. 따라서, 이 반응 의 생성물들은 양이온과 음이온을 모두 포함해야 한다.
대부분의 이온성 물질들은 한 종류의 양이온과 한 종류의 음이온을 포함한다. E. 착물 형성 화학 결합의 하나로, 공유 결합의 일종이다. 공유 결합은 상호 간의 전자공유가 일어나지만, 배위 결합의 경우 한쪽 원자에서 전자쌍을 일방적으로 제공하는 형태로 결합을 형성한다. 다시 말하자면, 비공유 전자쌍을 지닌 배위자(루이스 염기)가 전자가 부족한 양이온(루이스 산)에게 전자쌍을 주면서 형성되는 결합이다. 일반적으로, 공유 결합이 비금속 간의 결합을, 금속 결합이 한 금속 양이온 간의 결합을 일컫는다면 배위 결합의 경우 금속 양이온을 중심 으로 하고 배위자가 둘러싸는 착화학물을 설명하는데 사용된다.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

hydrochloric acid HCl 36.458g/mol 농도 의존적 농도 의존적 농도 의존적

etc.

수소 이온이 빠져나와서 물에 결합해 H3O+를 만든다.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

copper(II) sulfate CuSO

g/mol decomposes <560 °C 3.60 g/cm

etc. 황산구리(II)는 물분자 5 개와 결정을 이룬다. CuSO4•5H2O의 형태이다.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

Potassium chromate K2CrO

g·mol− 1

1,000 °C

(1,830 °F;

1,270 K)

968 °C

(1,774 °F;

1,241 K)

g/cm

etc.

Two crystalline forms are known, both being very similar to the corresponding potassium sulfate.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

수산화 NH4OH 17.031 g/ 37.7 °C −57.5 °C 0.91 g/cm

pH 시험지 드롭퍼 물중탕 가열판 시험관 집게 B. 시약 HCl CuSO K2CrO NH4OH AgNO Fe(NO3) BaCl

ammonium hydroxide mol

(99.9 °F;

310.8 K)

(25 % w/w) (25 % w/w) −91.5 °C (35% w/w) (25 % w/w) 0.88 g/cm (35 % w/w)

etc.

NH3 + H2O분자는 암모니아 분자와 물 분자가 수소 결합으로 결합되어

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

Silver nitrate AgNO

g·mol− 1

440°C

713 K

decomposes

209.7 °C

(409.5 °F;

482.8 K)

4.35 g/cm (24 °C) 3.97 g/cm (210 °C)

etc.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

I r o n ( I I I ) nitrate Fe(NO3)

g/mol (nonahydrat e)

g/mol (anhydrous)

125 °C

398 K

(nonahydrat e)

47.2 °C

320.3 K

(nonahydrat e) 1.68 g/cm (hexahydrat e)

g/cm3(nona hydrate)

etc.

When dissolved, iron(III) nitrate forms yellow solution due to hydrolysis.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

Barium chloride BaCl

g/mol (anhydrous)

g/mol (dihydrate)

1,560 °C

(2,840 °F;

1,830 K)

962°C

1,235 K

(960 °C,

dihydrate) 3.856 g/cm (anhydrous)

g/cm (dihydrate)

etc.

Ⅷ. Reference

Steven S.Zumdahl, Susan A.Zumdahl, Donald J.DeCoste/줌달의 일반화학 10 판 /CENAGAGE/2019/p142 – 198 , 809

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Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

etc.

수소 이온이 빠져나와서 물에 결합해 H3O+를 만든다.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

etc. 황산구리(II)는 물분자 5 개와 결정을 이룬다. CuSO4•5H2O의 형태이다.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

1,000 °C

(1,830 °F;

1,270 K)

968 °C

(1,774 °F;

1,241 K)

etc.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

(99.9 °F;

310.8 K)

etc.

NH3 + H2O분자는 암모니아 분자와 물 분자가 수소 결합으로 결합되어

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

440°C

713 K

209.7 °C

(409.5 °F;

482.8 K)

etc.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

125 °C

398 K

47.2 °C

320.3 K

etc.

Reagent

formula

M.W.

b.p.

m.p.

density

1,560 °C

(2,840 °F;

1,830 K)

962°C

1,235 K

(960 °C,

etc.