BCM

완충용액(buffer)이란, 산이나 염기를 가해도 그 용액의 pH가 크게 변하지 않는 용액입니다.

용액에 약산과 그에 대응하는 짝염기를 넣어 가역 반응을 통해 수소 이온의 농도가 일정한 것을 이용하여 실험을 진행하였습니다.

약산은 수용액에서 일부만 이온화 되고, 짝염기는 대부분 이온화됩니다. 이때 pH에 영향을 주는 것은 수소 이온입니다.

(1) KH₂P0₄ <-> K⁺ + H₂PO₄^-

(2) K₂HPO₄ -> 2K⁺ + HPO₄^2-

(3) H₂PO₄^-<-> H⁺ + HPO₄^2-

(4) H₂PO₄^- + H₂0 <-> H₃0⁺ + HPO₄^2-(H₃0⁺(하이드로늄 이온) 화학에서는 간단하게 H⁺라고 표기합니다.)

KH₂P0₄(약산), K₂HPO₄(짝염기) 이 약산과 짝염기를 첨가하여 완충용액을 제조합니다.

1) 완충 용액에 수소 이온(산)을 첨가 하였을 때

- 완충 용액의 수소 이온 농도가 증가하기 때문에 이를 감소시키는 방향으로 화학 반응이 일어나게 됩니다. 따라서

H⁺ + HPO₄^2- -> H₂PO₄^-

이 반응이 일어나게 되어 첨가한 만큼의 수소 이온이 감소하여 pH가 유지가 됩니다.

2) 완충 용액에 수산화 이온(염기)을 첨가 하였을 때

H⁺ + OH^- -> H₂0 이 반응이 일어나게 됩니다.(정확히는 H₃0⁺ + OH^- -> 2H₂0) 

완충 용액의 수소 이온 농도가 줄어들었기 때문에 증가시키는 방향으로 화학 반응이 일어나게 됩니다. 따라서

H₂PO₄^- + H₂0 -> H₃0⁺ + HPO₄^2-

줄어든 만큼 수소 이온이 증가하여 pH를 유지할 수 있게 됩니다.

(실험에 꼭 필요한 개념이라 최대한 간단하게 설명해두었습니다. BCM 부원들을 위한 좀 더 자세한 개념은 자료실에 다시 정리하여 첨부 하겠습니다.)

저희가 만든 완충용액은 인산염 buffer(pH 6.5), PBS buffer(pH 7.4) 입니다. 몰농도를 이용해 직접 질량까지 구하여 제조 하였습니다.

실험 결과 : 대조군 : 증류수, 실험군 : 인산염, PBS buffer (각 용액에 HCl 200ul 첨가)

1) 증류수와 인산염 buffer

증류수 pH 6.1 -> 3.1

인산염 buffer pH -> 6.06 -> 6.04

2) 증류수와 PBS buffer

증류수 pH 6.1 -> 3.1

PBS buffer pH 7.4 -> 7.4 

마무리 후, 미지 용액 pH 측정 실험도 진행하였습니다.