일반화학실험I Ch.9

Determination of \$ K_{sp} \$ of \$ \ce{Ca(OH)2} \$

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개요

포화

포화 용액은 용해 평형 상태의 용액, 즉 용해 속도와 석출 속도가 같은 용액을 말한다. 용해 속도가 석출 속도보다 빠른 것을 불포화 용액, 느린 것을 과포화 용액이라고 한다.

평형 상수 \$K\$

이 실험에서 사용할 반응은 다음과 같다.

\$\$ \ce{Ca(OH)2(s)\rightleftharpoons Ca^2+(aq) + 2 OH-(aq)} \$\$

이 반응에 대한 평형 상수 \$K\$ 또는 용해도 곱 \$K_{sp}\$는 다음 식에 용해도 평형 상태의 농도를 대입한 것으로 정의한다.

\$\$ K= K_{sp} = \ce{[Ca^2+][OH-]^2} \$\$

25℃에서 \$\ce{Ca(OH)2}\$의 \$K_{sp}\$는 \$5.5\times10^{-6}\$이다.

계산 방법

당량점에서 \$\ce{H3O+}\$와 \$\ce{OH-}\$의 몰수가 같으므로 산 용액을 \$x\$ mL 사용했을 때

\$\$ [\ce{Ca(OH)2}] = \frac{0.050 \rm{M} \times \it{x} \ \rm{mL}}{2 \times 15 \rm{mL}} = \frac{x}{600} \rm{M} \$\$

이다. \$ [\ce{Ca(OH)2}] = [\ce{Ca^2+}] = 1/2 [\ce{OH-}]\$이므로

\$\$ K_{sp} = 1.85x^3 \times 10^{-8} \$\$

이다.

실험 도구

50 mL 뷰렛, pH 미터, 스탠드, 클램프, 100 mL 비터 2개, 250 mL 비커 2개, 50 mL 메스실린더 2개, 자석교반기, 교반자석, \$\ce{Ca(OH)2}\$ 포화 용액, 0.050 M \$\ce{HCl}\$ 용액, 뷰렛, 여과 종이, 여과 깔때기

실험 과정

1. \$\ce{Ca(OH)2}\$ 70 mL를 준비한다.
2. 이를 여과한 뒤 15 mL를 측정하여 250 mL 비커에 넣는다.
3. 0.050 M \$\ce{HCl}\$ 200 mL를 준비한다.
4. Ch.8과 같이 교반기와 pH 미터를 설치한다.
5. 뷰렛을 링스탠드에 연결하고 0.050 M \$\ce{HCl}\$으로 씻은 후 이 용액으로 채운다.
6. 당량점까지 산 용액을 넣어준다. 당량점에 도달했을 때 넣은 \$\ce{HCl}\$용액의 양을 확인한다.
7. 폐산통에 버리고 위 과정을 1회 반복한다.

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