화학실험1 (000)

표지 유무/형식은 담당 조교님마다 다를 수 있으니 지시사항에 따르시면 됩니다.

아이오딘 적정에 의한 비타민 C 분석

결과 보고서

제출일 : 2026.00.00.

담당 교수님 : 000 교수님

담당 조교 : 000 조교

화학생물공학부

김새결(2026-00000)

아이오딘 적정에 의한 비타민 C 분석 (2026.00.00.)

실험 결과

아스코브산 용액의 아이오딘 적정

[표 ] 아스코브산 용액의 적정 결과

	뷰렛의 처음 눈금(mL)	뷰렛의 나중 눈금(mL)	가해 준 아이오딘 용액의 부피(mL)
			측정값	평균
1회	6.0	19.7	13.7	13.65
2회	19.7	33.3	13.6

비타민 C 드링크의 아스코브산 분석

[표 ] 비타민 C 드링크의 적정 결과

	뷰렛의 처음 눈금(mL)	뷰렛의 나중 눈금(mL)	가해 준 아이오딘 용액의 부피(mL)
			측정값	평균
1회	13.5	15.2	1.7	1.8
2회	16.0	17.9	1.9

아스코브산의 열파괴 속도

[표 ] 가열 시간에 따른 아스코브산 용액의 적정 결과

가열 시간	뷰렛의 처음 눈금(mL)	뷰렛의 나중 눈금(mL)	가해 준 아이오딘 용액의 부피(mL)
0분	8.7	15.3	6.6
2분	15.3	21.8	6.5
4분	23.2	29.6	6.4
6분	29.6	35.8	6.2
8분	35.8	41.8	6.0
10분	34.1	39.6	5.5

결과 해석 및 토의

먼저, 실험에 사용한 아이오딘 용액 속 [eqn: rm `IO _{3}^{-}]의 농도를 계산해 보자. 250mL 부피 플라스크에 아이오딘 용액을 제조하면서 [eqn: rm KI]를 과량(3g), [eqn: rm `KIO _{3}](MW = 214.001g/mol)을 0.150g 넣어 주었으므로 농도는 아래와 같이 계산된다.

[eqn: rm M _{IO _{3}^-} = {0.150`g} over {214.001`g/mol} TIMES {1} over {0.25`L} =0.002804`M = 2.804`mM]

적정 실험의 경우 여러 번의 계산 과정을 거치는 경우가 많으므로, 그 과정을 자세히 작성하시는 것이 좋습니다.

아스코브산 용액의 아이오딘 적정

[표 ] 아스코브산 용액의 아이오딘 적정을 통한 아스코브산의 분자량 계산 결과

반응한 [eqn: rm `IO _{3}^{-}]의 평균 몰수(mol)	반응한 아스코브산의 평균 몰수(mol)	아스코브산의 분자량(g/mol)		오차율(%)
		실험값	이론값
0.0383	0.1149	174.06	176.13	1.1753

아스코브산 용액의 적정에 사용된 아이오딘 용액의 평균 부피 13.65mL로부터, 용액 속 아스코브산과 반응한 [eqn: rm `IO _{3}^{-}]의 몰수는 [eqn: rm n _{IO _{3}^{-}} =0.01365L` TIMES `2.804mM=0.0383mmol]로 구해진다. 아스코브산과 아이오딘 용액의 산화-환원 반응에서 아스코브산:[eqn: rm `IO _{3}^{-}]의 계수 비는 3:1이며, 아스코브산 0.100g을 넣어 제조한 용액 100mL 중 20mL를 적정에 사용하였으므로 아스코브산의 분자량은 아래와 같이 구할 수 있다.

[eqn: rm MW _{Ascorbic`acid} = {0.100g TIMES ` {20mL} over {100mL}} over {3 TIMES 0.0383mmol`} times {1 000mmol} over {1mol} = 174.06`g/mol]

이는 이론값(176.13g/mol)과 비교하여 오차율 1.1753%의 값이다. 적정 과정에서, 용액이 푸른색을 띤다고 판단할 기준이 모호하여 일부 오차가 발생했을 수 있다.

적정 실험에서는 종말점 판단이 중요한 오차 원인이 되므로 분석 파트에서 언급해줍니다.

비타민 C 드링크의 아스코브산 분석

비타민 C 드링크의 적정에 사용된 아이오딘 용액의 평균 부피 1.8mL로부터, 반응한 [eqn: rm `IO _{3}^{-}]의 몰수는 [eqn: rm n _{IO _{3}^{-}} =0.0018L` TIMES `2.804mM=0.0050mmol]이다. 이로부터 (10배 희석한) 비타민 C 드링크 20mL 속 아스코르브산의 양은 [eqn: rm 3 TIMES 0.0050mmol=0.0151mmol]이다. 용액 희석 후 추가로 넣어 준 아스코브산(40mg)과 희석 비율을 고려하여 비타민 C 드링크 원액 1L 속 아스코브산의 양을 계산한 과정은 아래와 같다.

[eqn: rm n _{Ascorbic`acid,`10mL} = {400mL} over {20mL} TIMES 0.0151mmol`-` {40mg} over {176.13g/mol} =`0.07573mmol]

유효숫자를 고려하여 실험 결과값을 계산합니다. (담당 조교님께서 유효숫자에 대해 언급하신 경우 특히 신경써서 기입합니다)

[eqn: rm n _{Ascorbic`acid,1L} =n _{Ascorbic`acid,10mL} TIMES 100=7.573mmol# rm w _{Ascorbic`acid,1L} =7.573mmol TIMES 176.13g/mol=1334.mg]

즉, 비타민 C 드링크 원액 1L에는 아스코브산이 약 1334.mg 들어 있다. 이 결과 또한 실험 가. 에서와 같은 종말점 판단 시의 오류로 오차가 있을 수 있다.

이와 같이 측정한 양은 비타민 C 드링크에 표기된 양보다 적은데, 이는 아스코브산이 실험 도중 일부 산화되었기 때문으로 보인다. 비타민 C 드링크를 개봉한 후 실험을 진행하는 과정에서 주변의 자외선에 노출되어 아스코브산이 일부 분해되었을 수 있으며, 수용액 상에서 존재하는 동안 공기 중의 산소와의 접촉 및 음료 내 일부 금속 이온과의 반응으로 인해 산화(분해)될 수 있다.

아스코브산의 열파괴 속도

[표 ] 가열 시간에 따른 아스코브산 용액 속 아스코브산의 몰수

가열 시간	가해 준 아이오딘 용액의 부피(mL)	아스코브산의 몰수(mmol)
0분	6.6	0.05552
2분	6.5	0.05468
4분	6.4	0.05384
6분	6.2	0.05215
8분	6.0	0.04037
10분	5.5	0.04627

앞서 실험 가.~나.를 해석한 것과 마찬가지로, 적정 시 가해 준 아이오딘 용액의 부피가 x mL이면 이로부터 아스코브산 용액 속 아스코브산의 몰수를 [eqn: rm 3 times 0.001x`L TIMES 2.804`mM=0.008412x`mmol]로 구할 수 있다. ([표 5]) 아스코브산 열파괴의 반응 차수를 구하기 위해, 시간에 따른 아스코브산의 몰수(0차 반응), 시간에 따른 ln(아스코브산의 몰수)(1차 반응), 시간에 따른 1/(아스코브산의 몰수)(2차 반응)의 그래프를 그려 추세선을 나타냈다. ([그림 1]~[그림 3])

그래프의 제목만으로 그 내용이 충분히 설명되지 않는 경우, 본문에서 추가로 서술할 수 있습니다.

[그림 ] 가열 시간에 따른 몰수

[그림 ] 가열 시간에 따른 ln(몰수)

[그림 ] 가열 시간에 따른 1/(몰수)

[그림 1]을 통해 가열 시간에 따라 용액 내 아스코브산의 몰수가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한 [그림 1]~[그림 3]을 비교해 보았을 때 [그림 1]의 그래프에서 [eqn: rm `R ^{2}] 값이 가장 크므로 이 반응은 0차 반응인 것으로 예상할 수 있다. 다만 그 값에 큰 차이가 없고 세 그래프에서 모두 [eqn: rm `R ^{2}] 값이 크지 않으므로(대략 0.90에 가까운 값을 가짐) 이 실험의 결과만으로 반응의 차수를 정확하게 결정하기는 어렵다.

이론과 다르더라도 계산에 의한 결과를 그대로 작성하고, 해당 결과를 왜 신뢰할 수 없는지에 대한 서술을 추가하는 것이 바람직합니다.

(오차 발생 자체로 감점당하지 않습니다. 결과에 대한 분석을 성실히 작성하면 됩니다.)

이와 같은 불명확한 결과가 나온 것은 크게 두 가지 원인을 통해 분석해 볼 수 있다. 첫 번째는 적정 과정에서 발생하는 오차로, 앞서 실험 가. 를 분석할 때 언급한 바 있는 종말점 판단 기준의 문제이다. 이 때문에 1과 가까운 [eqn: rm `R ^{2}] 값이 나타나지 않은 것으로 보인다. 두 번째는 측정 시간 간격의 문제로, 본래 일반화학실험 교재에서는 시간 간격을 10분으로 하여 최대 60분간 용액을 가열하도록 하고 있는데, 시간 관계상 이를 2분 간격으로 최대 10분간 가열하여 진행하였다. 만약 더 긴 시간 간격으로 오랫동안 용액을 가열하여 실험을 진행했다면, 보다 명확한 농도 값의 경향성 및 반응 차수를 확인할 수 있었을 것이다.

교재와 다르게 실험한 부분이 있다면 해당 내용을 언급하는 것이 좋습니다. 표준으로 제시된 방법과 다르게 진행하였다면, 경우에 따라 주요한 오차 원인이 될 수 있습니다.

Assignments

References

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송성수, 〈라이너스 폴링〉, 《과학인물백과》, URL=<https://terms.naver.com/entry.naver?cid=60280&docId=3385499&categoryId=60280>.

두산백과 두피디아, 〈항산화물질〉, 《두산백과》, URL=<https://terms.naver.com/entry.naver?cid=40942&docId=1227065&categoryId=32392>.

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두산백과 두피디아, 〈아이오딘녹말반응〉, 《두산백과》, URL=<https://terms.naver.com/entry.naver?cid=40942&docId=1129911&categoryId=32255>.

세화, 〈요오드 녹말 반응(아이오딘 녹말 반응)〉, 《화학대사전》, 2001, URL=<https://terms.naver.com/entry.naver?cid=60227&docId=2303962&categoryId=60227>.

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Sanyang, Muhammed Lamin & R.A., Ilyas & Sapuan, S. & Jumaidin, Ridhwan. (2018). Sugar Palm Starch-Based Composites for Packaging Applications. 10.1007/978-3-319-67319-6_7.