분석화학 EDTA(조건형성상수) #47

조건 형성상수는 pH를 고정했을 때 형성상수를 말한다. 정량분석에서 유용하게 사용된다. pH을 완충용액으로 고정하면 αY-4는 일정한 온도에서 pH의 함수므로 pH가 일정하면 αY-4는 테이블 표처럼 상수가 된다. 그래서 조건형성상수는 Kf와αY-4을 곱한 것이다. 상수 곱하기 상수여서 조건형성상수로 부를 수 있고Kf= [MYn-4]/[Mn+][Y-4]에 αY-4=[Y4-]/[EDTA]를 곱하니 [Y4-]는 지워지고 [MYn-4]/[Mn+][EDTA]가 된다. 우리가 아는 농도는 실제로 넣어준 [EDTA] 포말 농도다. 용액 중에 있는 [Y4-]는 잘 모름, 물론 pH주어지고 αY-4를 알면 [Y4-]/[EDTA]로 [Y4-]를 구할 수 있다. Kf'=[MYn-4]/[Mn+][EDTA]는 우리가 아는 [EDTA]가 들어갔다는 것에 의의가 있다. 주로 EDTA의 적정은 잘 완충된 고정된 pH용액에서 수행된다. Kf'=[MYn-4]/[Mn+][EDTA]을 충분히 활용할 수 있다.

칼슘이온과 EDTA착물이룬 형성상수는 1010.65이다. 만약 pH 10, 6 주어졌고, 0.1 M 착물이 형성되었다면 그때 유리된(EDTA로 부터 떨어진) 독립적 Ca2+의 농도는? 형성상수와 조건형성상수로 풀 수 있다.
유리 칼슘이온은 메탈이온의 해당 농도 Mn+이고, Kf'에 대한 식을 먼저 적는다. Ca2+ + EDTA는 올바르지 않은 식이다. EDTA는 7종이 있는데 마치 EDTA(Y4-) 한 종과 반응한 것처럼 보인다. 실제 존재하지 않는 반응, Kf'도 실존하지 않고 계산으로 된 가상된 것들이다. 하지만 상수를 곱해서 만들어진 평형상수니 Kf'도 당연 상수로 되고 반응식도 가상으로 존재한다. pH 10, 6에서 Kf'가 어떻게 되는지 계산한다. 그다음 산염기 적정에서처럼 적정 시작전, 적정 마지막 농도 표를 만든다. 물론 적정은 아니지만 pH가 완충용액인 상황에서 CaY2-를 녹였을 때 어떤 평형을 유지할 것이고, 그런 평형에 따라서 마지막 농도를 유추할 수 있었다. 그런 식으로 위처럼 적정반응 테이블을 만든다. EDTA, Ca2+가 0인 것은 착물인 CaY2-로부터 오기 때문에 농도가 0이다. CaY2-가 녹아야 칼슘이온, EDTA 농도가 증가한다. 완충용액에 CaY2-를 넣으면 x만큼 녹고 칼슘이온, EDTA농도는 x만큼 생긴다. CaY2-폼은 쪼개지면 Ca2+와 주변 pH에 따라 다양한 EDTA(7가지)폼으로 존재할 수 있다. 각각 농도는 다 다르고 알 수 없다.... 통틀어 다 합친 EDTA의 농도는 칼슘이온의 농도와 같다. CaY2-가 100개 있고 절반 쪼개지면 칼슘이온 50개 EDTA도 50개(pH에 따라 어떤 것은 H6, H5, H4,H3,H2,H Yn±가 될 것이다. 결국 CaY2-에서 왔기 때문에 7종류를 다 합쳐도 칼슘이온 수만큼 된다. )가 된다. 그래서 x로 표기한다. 이때 Kf'=[MYn-4]/[Mn+][EDTA]이 식을 사용한다. [CaY2-]/[Ca2+][EDTA]= 0.10-x/x2= pH별로 구한 조형성상수!방정식 푸면 끝 만약 x값이 너무 작다면 x 생략하고 ...0.1/x2으로 푼다? 잘 모를 때는 생략 노노해~ pH=10에서 값이pH=6에서 값보다 더 작다. pH=10에서 더 작은 이유는 착물로부터 칼슘이온이 덜 유리됐다. 즉, pH=10는 염기성이기 때문 pH=6보다 착물이 더 안정하다는 것이다. 염기 조건에서는 EDTA가 Y4-비율이 더 높고, Y4-의 농도가 더 높다는 것은 유리돼도 다시 칼슘이온과 반응해서 착물 만드는 경향이 강하므로 결과적으로 착물로 존재하는 게 더 많고 유리된 칼슘 이온은 적다. 이것을 잘 이해해야 한다. 조건 형성상수를 이용하면 F-x의 농도를 쓰는 Kf를 쓰지 않고 Y4-의 농도를 직접 사용하지 않고 7가지 폼을 다 포함하는 EDTA의 농도를 사용해도 문제 해결할 수 있다. EDTA의 농도는 처음에 주었기 때문에 되게 편하다. 문제의 0.1M는 포말 농도이고 EDTA가 7가지 폼으로 존재하는 농도를 말한다. Kf'이 매우 편하고 중요!