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완충용액
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1. INTRODUCTION
완충용액(buffer or buffer solution)이란 산 혹은 염기가 첨가 되었을 때 용액의 pH가 거의 변화하지 않는 용액을 말한다. 전형적으로 완충계는 약산과 그 짝염기로 구성된다. pKa값과 거의 동일한 pH를 가진 약산의 용액을 말한다. 완충용액은 생물계나 화학계에서 매우 중요하며, 인체내 부위에 따라 다른 pH, 일부 중화된 약산이나 약염기가 수용액 중에 있을 때, 강산 혹은 강염기를 소량 가해도 pH는 별로 변치 않는다. 이와 같이 용액중의 유리 수소이온농도의 변화에 대하여 저항성이 있음을 처음으로 완충작용이라 이름 붙인 것은 Fernbach와 Hubert(1900)이다. 이들은 일부 중화된 인산(phosphoric acid)이 산성도 혹은 알칼리성도의 급격한 변화에 대하여 보호를 하며 인산염이 일종의 완충물임을 발견하였다.
완충용액의 제조는 약산(HA)과 그것이 공액염기(A￣)의 혼합용액으로서 적은 양의 산이나 알칼리를 가할 때 그 용액의 pH변화를 억제할 수 있는 것을 말한다.
pH의 변화를 극소화 할 수 있는 이유는, Henderson-Hasselbalch 식에서 [A]/[HA]는 대수(log)항이므로 [A￣]/[HA] 변화가 있을 때에는 pH에는 단지 미소한 변화만을 가져올 수 있기 때문이다.
완충용액의 완충능력은 완충용액의 pK값으로 정해진다. 일반적으로 pK값의 ±1 pH이내에서 완충용액은 완충능력을 갖는다. 용액의 완충능력은 완충용액의 용적과 두가지 용질들을 농도에 의해서 결정된다. 따라서 이 완충 능력은 일정한 용적이 완충용액의 pH를 “1”만큼 변화시키는 데 필요한 H+이나 OH-이온의 다량수로 표현된다.
즉, 완충능력=dn/dnH
여기에서, dnH=dn 당량의 H+이나 OH- 이온을 가할 때 나타나는 pH의 변화량
dn=용액에 가한 H+이나 OH- 이온의 당량 수
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2011.03.11
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