킬레이트 적정과 착물의 형성상수, Kf

킬레이트 적정과 착물의 형성상수, Kf

 

 

pH 10.0인 10.0 mL의 0.0200 M Ca^2+를

0.0400 M EDTA로 적정하고자 한다.

7.00 mL EDTA가 첨가되었을 때

Ca^2+의 농도는 약 얼마인가?

(단, Ca^2+ + EDTA ⇌ CaY^2- ... Kf = 1.8×10^10)

 

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Ca^2+의 몰수를 계산하면,

(0.0200 mol/L) × 0.0100 L = 0.000200 mol Ca^2+

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7787 )

 

 

EDTA의 몰수를 계산하면,

(0.0400 mol/L) × 0.00700 L = 0.000280 mol EDTA

 

 

 

 

Ca^2+ + EDTA ⇌ CaY^2-

Kf = 1.8×10^10

 

 

1) 착물은 매우 안정하므로 또는

매우 큰 Kf 값이므로,

위 반응은 100% 진행된다고 간주한다.

 

 

2) Ca^2+ : EDTA = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

몰수가 작은 Ca^2+가 한계시약.

---> 용액 중 모든 Ca^2+는 소모된다.

이때 과잉시약인 EDTA는 0.00008 mol 남는다.

( 참고: 한계시약 https://ywpop.tistory.com/3318 )

 

 

3) Ca^2+ : CaY^2- = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

생성된 CaY^2-의 몰수와 반응한(소모된) Ca^2+의 몰수는 같다.

( ∵ 생성물의 양은 한계시약에 의해 결정된다. )

 

 

 

 

[문제 해결의 key point]

생성된 CaY^2- 착물은 매우 안정하므로

( ∵ 매우 큰 Kf 값 )

( 참고: 매우 큰 Kf 값 https://ywpop.tistory.com/10609 )

 

약산의 이온화 평형처럼, 생성된 착물의 해리 평형으로,

용액 중 존재하는 Ca^2+의 농도를 계산한다.

( 참고: 약산의 이온화 평형 https://ywpop.tistory.com/4294 )

 

 

 

 

생성된 착물의 해리 반응에 의해,

극미량 Ca^2+가 용액 중에 존재한다.

 

 

해리 평형 반응식과 평형에서는 농도는 다음과 같다.

CaY^2- . ⇌ . Ca^2+ . + . EDTA

0.0002–x ..... x .............. x+0.00008

 

 

평형상수 식으로 나타내면,

K = (x)(x+0.00008) / (0.0002–x) = 1 / Kf

( 참고: 이론적 평형상수 https://ywpop.tistory.com/4154 )

 

 

x의 양이 매우 작기 때문에,

(x+0.00008)≒0.00008, (0.0002–x)≒0.0002

이라 가정하고, x를 계산하면,

 

(x)(0.00008) / (0.0002) = 1 / (1.8×10^10)

 

x = (0.0002) / [(0.00008)(1.8×10^10)]

= 1.4×10^(-10) M = [Ca^2+]

 

 

 

답: 1.4×10^(-10) M

 

 

 

 

[ 보충 설명 https://ywpop.tistory.com/22291 ]

CaY^2-와 EDTA의 몰수 대신 몰농도로 [Ca^2+] 계산

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/4748 ]

pH 10으로 완충된 0.1 M Ca^2+ 용액 20 mL를

0.1 M EDTA로 적정하고자 한다.

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/4587 ]

0.20 M Mg^2+ 50 mL를 0.20 M EDTA로 적정한다.

 

 

 

[키워드] 킬레이트 적정 기준문서, 착물의 형성상수 기준문서, 착물의 형성상수 사전