화학공학 - 용해도 상수 결정 실험[Ca(OH)2용해도곱상수 결정]

실험 제목 : 용해도 상수 결정 실험 (Ca(OH)2용해도곱상수 결정)

1. 실험 목적
이온성 금속화합물의 침전 및 금속이온으로 용해현상을 이해하고 공통이온효과(Common ion effect)현상을 이용하여 용해도곱 상수를 측정하고 이의 응용법을 알아본다.

2. 기본 이론
이온성 금속화합물들을 물에 용해시킬 때 실제적인 용질은 화합물을 이루고 있는 금속이온들이다. 예를 들면 과량의 Ca(OH)2시약을 넣어 잘 섞어주면 용액은 포화되어 다음의 평형이 이루어진다.

용해
(1)
침전

이 용해 과정에 대한 평행상수는 다음과 같다. (이상 용액으로 가정)

(2)

그런데 일정한 온도에서 평형상태에서 포화상태에 있는 Ca(OH)2의 농도는 일정하므로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

(3)

여기서, Ksp를 용해도곱 상수(Solution Product Constant)라고 하며, 일정한 온도에서 일정한 값을 갖는다.
수산화 칼슘으로 포화된 용액에 OH-을 함유한 시약을 첨가하면 용해도곱을 일정하게 유지하기 위하여 용해되어 있는 Ca2+의 농도가 감소하게 되어 Ca(OH)2가 침전된다. 이러한 효과를 공통이온 효과라고 하며 이 원리를 이용함으로써 폐수 중에 중금속이온들을 침전시켜 제거할 수 있다. 그리고 실험적으로 이온성 금속화합물의 용해도 및 용해도곱 상수를 측정할수 있다.
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