지시약
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1. 개요
지시약은 용액의 성질 변화를 감지하여 색 변화를 나타내는 물질이다. 산-염기 지시약은 pH 변화에 따라 색이 변하며, 페놀프탈레인, 브로모티몰블루 등이 있다. 산화-환원 지시약은 산화 또는 환원 상태에 따라 색이 변하며, 페로인이 대표적이다. 금속 이온 지시약은 금속 이온과 결합하여 색이 변하며, 킬레이트 적정에 사용된다. 흡착 지시약은 침전물 표면에 흡착되어 색 변화를 나타내며, 적정의 종말점을 파악하는 데 사용된다. 지시약은 소량 사용해야 하며, 과량 사용 시 측정에 오류를 일으킬 수 있다.
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| 지시약 |
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2. 산·염기 지시약
페놀프탈레인은 pH 8.2~10.2 범위에서 색깔이 변하며, 염기성에서 붉은색을 띤다. 산성과 중성 상태에서는 무색이다.
| 종 | In+ | H2In | In2− | In(OH)3− |
|---|---|---|---|---|
| 구조 |  |  |  |  |
| 삼차원구조 |  |  |  |  |
| pH | <0 | 0−8.2 | 8.2−12.0 | >12.0 |
| 상태 | 초강산성 | 산성,중성 | 염기 | 강염기 |
| 색 | 주황색 | 무색 | 분홍색 | 무색 |
| 색이미지 |  |  |
BTB용액(bromothymol-blue)은 pH에 따라 색깔이 변하는데, 산성(pH 0~6.2)에서는 노란색, 중성(pH 6.2~7.6)에서는 녹색, 염기성(pH 7.6~14)에서는 파란색을 띤다.
2. 1. 산·염기 지시약의 원리
산·염기 반응 지시약 분자는 약한 유기산으로, 산성형과 염기성형의 색깔이 서로 다르다. 외부 pH 조건이 급격히 변하면 지시약 분자는 산성형이나 염기성형으로 바뀌게 되고, 이에 따라 색깔 변화를 통해 종말점을 확인할 수 있다.[1]산·염기 반응 지시약으로는 페놀프탈레인, 브로모페놀블루 용액, 메틸 오렌지, 메틸 레드, 페놀 레드, 브로모티몰블루 등이 있다.[1]
페놀프탈레인은 pH 8.2~10.2 범위에서 색깔이 변하며, 염기성에서 붉은색을 띤다. 산성과 중성 상태에서는 무색이다.
| 종 | In+ | H2In | In2− | In(OH)3− |
|---|---|---|---|---|
| 구조 | ||||
| 삼차원구조 | ||||
| pH | <0 | 0−8.2 | 8.2−12.0 | >12.0 |
| 상태 | 초강산성 | 산성,중성 | 염기 | 강염기 |
| 색 | 주황색 | 무색 | 분홍색 | 무색 |
| 색이미지 |
- BTB용액(bromothymol-blue)
BTB 용액은 pH에 따라 색깔이 변하는데, 산성(pH 0~6.2)에서는 노란색, 중성(pH 6.2~7.6)에서는 녹색, 염기성(pH 7.6~14)에서는 파란색을 띤다.
2. 2. 주요 산·염기 지시약
산과 염기 반응의 지시약 분자는 약한 유기산으로, 산성형과 염기성형의 색이 다르다. 외부 pH 조건이 급격히 변하면 지시약 분자는 산성형이나 염기성형으로 바뀌고, 이에 따라 색이 변하여 종말점을 결정할 수 있다. 산·염기 반응의 지시약에는 페놀프탈레인, 브로모페놀블루 용액, 메틸 오렌지, 메틸 레드, 페놀 레드, 브로모티몰블루 등이 있다.[1]변색 범위는 pH 8.2~10.2로, 염기성에서 붉은색으로 변한다. 산성과 중성 상태에서는 무색을 띤다.
| 종 | In+ | H2In | In2− | In(OH)3− |
|---|---|---|---|---|
| 구조 | ||||
| 삼차원구조 | ||||
| pH | <0 | 0−8.2 | 8.2−12.0 | >12.0 |
| 상태 | 초강산성 | 산성,중성 | 염기 | 강염기 |
| 색 | 주황색 | 무색 | 분홍색 | 무색 |
| 색이미지 |
- BTB용액(bromothymol-blue)
산성(pH 0~6.2)에서는 노란색, 중성(pH 6.2~7.6)에서는 녹색, 염기성(pH 7.6~14)에서는 파란색을 띤다.
3. 산화·환원 지시약
산화·환원 반응 지시약은 산화되었을 때와 환원되었을 때의 색깔이 다르다. 산화·환원 반응을 통해 지시약이 산화되거나 환원되면서 색이 변하므로, 이를 통해 반응의 종말점을 알 수 있다. 대표적인 지시약은 페로인이며, 옅은 푸른색(거의 무색)에서 붉은색으로 변한다. 과망가니즈산 이온 등도 사용된다.[2]
3. 1. 산화·환원 지시약의 원리
산화·환원 반응 지시약은 지시약 자체가 산화되었을 때와 환원되었을 때의 색깔이 다르다. 산화·환원 반응을 진행하면, 반응에 참여하는 물질들이 먼저 산화·환원되고, 그 후에 지시약이 산화되거나 환원되면서 색깔이 변한다. 이 색깔 변화를 통해 반응의 종말점을 알 수 있다. 산화·환원 지시약의 대표적인 예로는 페로인이 있으며, 옅은 푸른색(거의 무색)에서 붉은색으로 변한다. 과망가니즈산 이온 등도 산화·환원 지시약으로 사용된다.[2]3. 2. 주요 산화·환원 지시약
산화·환원 반응 지시약은 지시약 자체가 산화될 때와 환원될 때 서로 다른 색을 나타낸다. 산화·환원 반응이 진행되면, 반응에 참여하는 물질들이 먼저 산화·환원되고, 그 후에 지시약이 산화되거나 환원되면서 색이 변한다. 이를 통해 반응의 종말점을 확인할 수 있다. 대표적인 산화·환원 지시약으로는 페로인이 있으며, 옅은 푸른색(거의 무색)에서 붉은색으로 변한다. 이 외에도 과망가니즈산 이온 등이 사용된다.[2]4. 금속 이온 지시약
금속 이온 지시약은 금속 이온과 결합할 때 색깔이 변하는 화합물이다. 주로 킬레이트 적정에 이용되며, 특히 EDTA 적정에 많이 사용된다. 지시약은 킬레이트보다 약하게 금속과 결합해야 하며, 대부분 산-염기 지시약으로도 사용될 수 있다. 지시약의 색깔은 pH에 따라 달라지므로, 사용 가능한 pH 영역이 정해져 있다. 칼마자이트, 뮤렉사이드, 자이레놀 오렌지, 에리오크롬 블랙T, 피로카테콜 바이올렛 등이 주로 사용되는 금속 이온 지시약이다.[3]
4. 1. 금속 이온 지시약의 원리
금속 이온 지시약은 주로 킬레이트 적정에 이용된다. 금속 이온 지시약은 킬레이트 중에서도 여섯 자리 리간드인 EDTA 적정에 주로 사용된다. 금속 이온 지시약은 금속 이온과 결합할 때 색이 변하는 화합물이다. 지시약으로 사용되려면, 지시약은 적정에 사용되는 킬레이트보다 약하게 금속과 결합해야 한다. 금속 이온 지시약은 대부분 산-염기 지시약으로 사용될 수 있다. 따라서 지시약의 색깔이 pH에 의존하므로, 대부분의 지시약이 일정한 pH 영역에서만 사용될 수 있다. 칼마자이트, 뮤렉사이드, 자이레놀 오렌지, 에리오크롬 블랙T, 피로카테콜 바이올렛 등이 주로 사용된다.[3]4. 2. 주요 금속 이온 지시약
금속 이온 지시약은 주로 킬레이트 적정에 이용된다. 특히 여섯 자리 리간드인 EDTA 적정에 주로 사용된다. 금속 이온 지시약은 금속 이온과 결합할 때 색이 변하는 화합물이다. 지시약으로 사용되려면, 적정에 사용되는 킬레이트보다 약하게 금속과 결합해야 한다. 금속 이온 지시약은 대부분 산-염기 지시약으로도 사용될 수 있다. 따라서 지시약의 색깔이 pH에 의존하므로, 대부분의 지시약이 일정한 pH 영역에서만 사용될 수 있다. 칼마자이트, 뮤렉사이드, 자이레놀 오렌지, 에리오크롬 블랙 T, 피로카테콜 바이올렛 등이 주로 사용된다.[3]5. 흡착 지시약
흡착 지시약은 주로 침전에 흡착시켜 색을 변화시키는 데 사용된다. 음이온성 염료가 주로 사용되며, 당량점 직후 생성되는 양전하 침전물 입자에 끌리는 원리를 이용한다.[4]
5. 1. 흡착 지시약의 원리
흡착 지시약은 주로 침전에 흡착되어 색이 변하는 원리를 이용한다. 흡착 지시약은 대부분 음이온성 염료이며, 당량점 직후 양전하를 띠는 침전물 입자에 끌린다. 양전하를 띤 표면에 음전하 염료가 흡착되면서 염료의 색이 변한다. 적정에서 이러한 색 변화는 종말점을 나타내며, 지시약이 침전물 표면과 반응하므로 표면적이 넓을수록 효과적이다.[4]5. 2. 흡착 지시약 사용 시 고려 사항
흡착 지시약은 주로 침전에 흡착되어 색이 변하게 하는 데 사용된다. 흡착 지시약은 주로 음이온성 염료이며, 당량점 직후 생성된 양전하를 띤 침전물 입자에 끌린다. 양전하 표면에 음전하를 갖는 염료가 흡착되면 염료의 색이 변한다. 적정에서 색깔 변화는 종말점을 의미하며, 지시약이 침전물 표면과 반응하므로 표면적이 넓을수록 좋다.[4]6. 지시약의 소량 사용 이유
지시약은 측정하고자 하는 용액의 정확한 종말점을 알 수 있게 해주기 때문에 소량만 사용한다. 지시약은 미미하게나마 측정하고자 하는 성질(산-염기, 산화-환원)을 띠므로, 과량 사용할 경우 측정에 오류를 일으킬 수 있다.[1]
참조
[1]
서적
옥스토비의 일반화학 6판
사이플러스
2008
[2]
서적
분석화학 5판
자유아카데미
2001
[3]
서적
(앞의 책과 동일)
[4]
서적
(앞의 책과 동일)
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