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일차 표준 물질

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목차

1. 개요

일차 표준 물질은 정량 분석에 사용되는 물질로, 순도가 높고 안정적이며, 쉽게 정제할 수 있어야 한다. 이러한 물질은 표준 용액을 제조하고 적정에 활용되어 미지 시료의 농도를 결정하거나, 작업 표준 물질을 만드는 데 필수적이다. 일차 표준 물질은 정량적인 반응, 높은 당량, 낮은 흡습성, 무독성, 저렴한 가격 등의 조건을 만족해야 하며, 삼산화 비소, 벤조산, 브롬산 칼륨, 프탈산 수소 칼륨, 탄산 나트륨, 염화 나트륨 등이 있다.

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일차 표준 물질

2. 조건

일차 표준 물질은 분석 화학에서 사용되는 물질로, 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.


  • 정제하기 쉬워야 한다.
  • 흡수, 풍화, 공기 산화 등의 성질이 없고 오랫동안 보관하여도 변질되지 않아야 한다.
  • 반응이 정량적으로 진행되어야 한다.
  • 되도록 당량 중량이 커서 측량 오차를 감소시킬 수 있어야 한다.
  • 불순물의 양이 적어야 한다.
  • 높은 순도를 가져야 한다.
  • 반응성이 낮아 안정성이 높아야 한다.
  • 흡습성이 낮아 습도로 인한 무게 변화가 적어야 한다.
  • 당량이 높아 무게 측정 오차를 최소화해야 한다.
  • 몰 농도 용액이 오래 지속되어 농도가 오랜 시간 동안 변하지 않아야 한다.
  • 무독성이어야 한다.
  • 쉽게 구할 수 있고 가격이 저렴해야 한다.[4] (필수적인 것은 아님)


이러한 조건을 바탕으로 적정에 사용되는 일차 표준 물질의 예시는 다음과 같다.[4]

  • 삼산화 비소: 주석산 나트륨 용액을 만들어 과요오드산 나트륨 용액을 표준화하는 데 사용된다.
  • 벤조산: 에탄올성 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨, TBAH, 그리고 메탄올, 아이소프로판올, 또는 DMF에서 알칼리 금속 메탄올레이트와 같은 무수 염기성 용액의 표준화에 사용된다.
  • 브롬산 칼륨 (KBrO3): 티오황산 나트륨 용액의 표준화에 사용된다.
  • 프탈산 수소 칼륨 (KHP): 수성 염기 및 아세트산 용액의 과염소산 표준화에 사용된다.
  • 탄산 나트륨: 염산, 황산 및 질산 용액과 같은 수용액 산의 표준화에 사용된다.
  • 염화 나트륨: 질산 은 용액의 표준화에 사용된다.
  • 설파닐산: 아질산 나트륨 용액의 표준화에 사용된다.
  • 아연 분말: 황산 또는 염산에 녹인 후 EDTA 용액의 표준화에 사용된다.


이러한 일차 표준 물질은 표준 용액을 만드는 데 사용되며, 알려지지 않은 농도를 결정하거나 작업 표준 물질을 준비하는 데 필수적이다.[1]

2. 1. 화학적 성질

일차 표준 물질은 정제가 용이해야 한다. 흡습성, 풍화, 공기 산화 등의 성질이 적어 보관 중 변질이 없어야 한다.[4] 반응이 정량적으로 진행되어야 하고, 당량 중량이 커서 측량 오차를 줄일 수 있어야 한다. 불순물의 양이 적어야 한다.[4]

일차 표준 물질은 다음과 같은 특징을 가진다.

  • 높은 순도
  • 안정성 (낮은 반응성)
  • 낮은 흡습성 (습도로 인한 무게 변화 최소화)
  • 높은 당량 (무게 측정 오차 최소화)
  • 오랜 시간 동안 농도가 변하지 않음
  • 무독성
  • 쉽게 구할 수 있고 저렴함

2. 2. 물리적 성질

높은 순도를 가져야 한다.[4] 낮은 반응성을 가져 안정성이 높아야 한다.[4] 흡습성이 낮아 습도로 인한 무게 변화가 적어야 한다.[4] 높은 당량을 가져 무게 측정 오차를 최소화해야 한다.[4]

2. 3. 기타 조건

몰 농도 용액이 오래 지속되어야 한다. 즉, 농도가 오랜 시간 동안 변하지 않아야 한다.[4] 독성이 없어야 한다.[4] 쉽게 구할 수 있고 가격이 저렴해야 한다.[4] (필수적이지는 않음)[4]

3. 종류

대표적인 일차 표준 물질은 다음과 같다.



이러한 표준 물질은 분석 화학에서 표준 용액을 만들거나 적정을 통해 미지의 농도를 결정하고, 작업 표준 물질을 준비하는 데 사용된다.[1] 일차 표준 물질은 쉽게 무게를 잴 수 있고, 그 무게가 포함된 물질의 몰수를 진정으로 나타내는 시약을 말하며, 다음과 같은 특징을 가진다.

# 높은 순도

# 안정성 (낮은 반응성)

# 낮은 흡습성 (습기로 인한 무게 변화 최소화)

# 높은 당량 (무게 측정 오차 최소화)

# 오랜 시간 동안 농도가 변하지 않음

# 무독성

# 쉽게 구할 수 있고 저렴함

(마지막 두 가지는 처음 네 가지만큼 필수적이지 않다.)

높은 순도를 기반으로 한 용액의 적정을 위한 일차 표준 물질의 몇 가지 예는 다음과 같다.[4]

  • 삼산화 비소는 주석산 나트륨 용액을 만들어 과요오드산 나트륨 용액을 표준화하는 데 사용된다.
  • 벤조산은 무수 염기성 용액의 표준화에 사용된다.
  • 브롬산 칼륨 (KBrO3)은 티오황산 나트륨 용액의 표준화에 사용된다.
  • 프탈산 수소 칼륨 (KHP)은 수성 염기 및 아세트산 용액의 과염소산 표준화에 사용된다.
  • 탄산 나트륨은 염산, 황산 및 질산과 같은 수용액 산의 표준화에 사용된다.
  • 염화 나트륨은 질산 은 용액의 표준화에 사용된다.
  • 설파닐산은 아질산 나트륨 용액의 표준화에 사용된다.
  • 아연 분말은 황산 또는 염산에 녹인 후 EDTA 용액의 표준화에 사용된다.

3. 1. 유기 화합물

3. 2. 무기 화합물

물질명용도
삼산화 비소주석산 나트륨 용액을 만들어 과요오드산 나트륨 용액을 표준화하는 데 사용된다.[4]
벤조산무수 염기성 용액의 표준화에 사용된다.
브롬산 칼륨 (KBrO3)티오황산 나트륨 용액의 표준화에 사용된다.[4]
탄산 나트륨염산, 황산 및 질산과 같은 수용액 산의 표준화에 사용된다.[4]
염화 나트륨질산 은 용액의 표준화에 사용된다.[4]
설파닐산아질산 나트륨 용액의 표준화에 사용된다.
아연 분말황산 또는 염산에 녹인 후 EDTA 용액의 표준화에 사용된다.[4]
요오드산 수소 칼륨
산화수은
옥살산나트륨


4. 응용

일차 표준 물질은 적정에 사용되며, 미지 농도의 용액을 정확하게 결정하거나 작업 표준 물질을 준비하는 데 필수적이다.[1] 이러한 표준 물질은 종종 표준 용액을 만드는 데 사용된다.

높은 순도를 기반으로 한 용액의 적정을 위한 일차 표준 물질의 몇 가지 예는 다음과 같다.[4]

표준 물질용도
삼산화 비소주석산 나트륨 용액을 만들어 과요오드산 나트륨 용액 표준화 (*Ph. Eur. 3, 부록 2001까지는 요오드 및 황산 세륨(IV) 용액에도 사용되었지만 Ph. Eur. 4, 2002부터 티오황산 나트륨으로 표준화됨*)
벤조산무수 염기성 용액 표준화: 에탄올성 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨, TBAH, 메탄올, 아이소프로판올, DMF에서 알칼리 금속 메탄올레이트
브롬산 칼륨 (KBrO3)티오황산 나트륨 용액 표준화
프탈산 수소 칼륨 (KHP)수성 염기 및 아세트산 용액의 과염소산 표준화
탄산 나트륨수용액 산 표준화: 염산, 황산, 질산 용액 (*아세트산 제외*)
염화 나트륨질산 은 용액 표준화
설파닐산아질산 나트륨 용액 표준화
아연 분말황산 또는 염산에 녹인 후 EDTA 용액 표준화


참조

[1] 서적 Fundamentals of Analytical Chemistry 8th ed. Harcourt Brace College Publishers 1995
[2] 서적 Holt Science and Technology: Physical Science Holt McDougal 2000-07
[3] 웹사이트 Primary standards – Criteria, Properties and Examples – Pharmawiki.in http://pharmawiki.in[...] 2014-01-13
[4] 간행물 European Pharmacopoeia, chapter 4.2.1


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