침전 적정에서 pH 조건이 Mohr법의 정확도에 미치는 영향으로 옳은 것은?

Mohr법은 pH 6.5~10.5의 중성~약알칼리성 조건에서 수행해야 한다. 산성 조건(pH < 6.5)에서는 CrO₄²⁻가 Cr₂O₇²⁻로 전환되어 지시약 농도가 감소하고 종말점이 불명확해진다. 강알칼리성(pH > 10.5) 조건에서는 Ag⁺가 AgOH 또는 Ag₂O로 침전되어 오차가 발생한다.

핵심 해설 핵심 개념 분석 (Key Concept): 이 문제는 침전 적정법 중 Mohr법(Mohr Method)의 적정 조건, 특히 pH가 정확도에 미치는 영향을 묻고 있어요. Mohr법은 AgNO₃ 표준용액으로 시료 중의 Cl⁻ 또는 Br⁻를 적정할 때, K₂CrO₄(크롬산칼륨)을 지시약으로 사용하는 대표적인 직접 적정법입니다. 적정의 종말점은 과량의 Ag⁺가 CrO₄²⁻와 반응하여 생성되는 적갈색 침전 Ag₂CrO₄의 출현으로 판단해요. 이 반응이 정확하게 일어나려면 용액의 pH가 매우 중요한 변수로 작용합니다. 정답 근거 (Answer Rationale): 핵심! Mohr법의 최적 pH 조건은 중성~약알칼리성(pH 6.5~10.5)입니다. 그 이유는 다음과 같아요. 1. 산성 조건(pH < 6.5)에서의 문제점: 수소이온(H⁺)이 존재하면 지시약인 CrO₄²⁻(크롬산 이온)가 Cr₂O₇²⁻(중크롬산 이온)로 전환됩니다. (2CrO₄²⁻ + 2H⁺ → Cr₂O₇²⁻ + H₂O) 이 반응으로 인해 지시약 유효 농도가 감소하여 종말점에서 Ag₂CrO₄ 침전이 늦게 나타나거나 불명확해져 양의 오차(Positive error)가 발생합니다. 2. 강알칼리성 조건(pH > 10.5)에서의 문제점: 수산화 이온(OH⁻)이 존재하면 적정제인 Ag⁺ 이온이 수산화은(AgOH)을 형성하고, 이는 빠르게 분해되어 혼동 주의! 갈색의 산화은(Ag₂O) 침전을 생성합니다. (2Ag⁺ + 2OH⁻ → 2AgOH → Ag₂O + H₂O) 이는 적정제의 소모를 증가시켜 음의 오차(Negative error)를 유발합니다. 오답 분석 (Distractor Analysis): ① 혼동 주의! 강산성 조건에서 Ag₂CrO₄ 용해도가 감소한다고 생각할 수 있지만, 실제로는 pH가 낮아지면 CrO₄²⁻ 농도가 감소하여 오히려 종말점 확인이 어려워집니다. 따라서 정확도는 떨어집니다. ② pH가 낮으면 H⁺가 CrO₄²⁻와 반응하여 CrO₄²⁻ 농도가 감소하므로, 종말점이 더 선명하게 나타나는 것이 아니라 불명확해집니다. ③ 강산성 조건에서는 CrO₄²⁻가 H⁺와 반응하여 Cr₂O₇²⁻로 전환되므로, Ag⁺와 반응하여 Ag₂CrO₄ 침전을 생성할 수 있는 CrO₄²⁻가 부족해져 종말점 확인이 어렵습니다. ④ 강알칼리성 조건에서는 핵심! Ag⁺가 OH⁻와 반응하여 AgOH/Ag₂O 침전이 생성되므로 오히려 적정이 부정확해집니다. 개념 정리: Mohr법의 핵심은 두 침전의 용해도 차이에 기반합니다. AgCl(Ksp = 1.8×10⁻¹⁰)이 Ag₂CrO₄(Ksp = 1.1×10⁻¹²)보다 먼저 침전되는 원리를 이용하며, 종말점에서 과량의 Ag⁺가 CrO₄²⁻와 반응하여 적갈색을 띱니다. pH는 이 지시약 반응을 조절하는 핵심 변수입니다. 한눈에 비교!

적정법	pH 조건	적정제	지시약	측정 이온
Mohr법	중성~약알칼리성 (pH 6.5~10.5)	AgNO₃	K₂CrO₄	Cl⁻, Br⁻
Fajans법	약산성~중성 (pH 3~10)	AgNO₃	흡착 지시약 (Fluorescein 등)	Cl⁻, Br⁻, I⁻, SCN⁻
Volhard법	강산성 (pH < 2)	KSCN 또는 NH₄SCN (역적정)	Fe³⁺ (명반)	Cl⁻, Br⁻, I⁻, SCN⁻ (간접)

국시 빈출 포인트: Mohr법의 최적 pH 조건(pH 6.5~10.5)과 함께, pH가 벗어났을 때 발생하는 구체적인 오차의 종류(양의 오차/음의 오차)와 원인을 연결 지어 출제되는 경우가 많습니다. 특히 지시약인 CrO₄²⁻가 산성에서 중크롬산 이온으로 전환되는 반응식은 자주 등장하는 포인트입니다. 기출 변형 주의!: Mohr법은 Br⁻의 적정에는 적용 가능하지만, I⁻나 SCN⁻의 적정에는 부적합한 이유를 묻는 문제로 변형될 수 있습니다. (AgI나 AgSCN 침전이 Ag₂CrO₄보다 먼저 생성되는 지시약 흡착 문제 등)

약국/임상 실무 가이드 임상 시나리오 (Clinical Scenario): 약국 실무보다는 주로 시험 분석실이나 품질 관리(QC) 부서에서 적용되는 내용입니다. 예를 들어, 의약품 제조 과정에서 원료나 정제에 함유된 염화물(Cl⁻) 함량을 확인해야 할 때 사용됩니다. 정제수(정수기 물)의 순도를 확인하거나, 주사용수(Water for Injection, WFI)의 품질 검사 시 염소 이온 검출에 응용될 수 있습니다. 중재 전략 및 주의사항 (Intervention & Precautions): - 만약 검체 용액이 산성이라면, 적정 전에 탄산수소나트륨(NaHCO₃) 또는 탄산칼슘(CaCO₃)을 사용하여 pH를 6.5~10.5 범위로 조정한 후 적정을 진행해야 합니다. - 암모니아(NH₃)가 존재하는 시료의 경우, 혼동 주의! Ag⁺가 [Ag(NH₃)₂]⁺ 착이온을 형성하여 적정제가 소모되므로 오차가 발생할 수 있습니다. 이런 경우에는 시료를 산성화하여 암모니아를 제거한 후 pH를 다시 조정해야 합니다. 선배 약사의 한마디: "약국에서는 직접 Mohr법을 쓸 일이 거의 없지만, 분석화학은 약의 순도와 품질을 보장하는 기초예요. 국시에서 '이 조건이 왜 그래야만 하는가'를 원리로 이해해두면, 나중에 새로운 분석법을 접해도 빠르게 적응할 수 있는 약사가 될 수 있어요!"