핵심 해설
이 문제는
착물 적정(Complexometric titration)의 핵심 원리와
Eriochrome Black T (EBT) 지시약의 색 변화 원리를 묻고 있어요. 약사 국가고시에서도 킬레이트 적정법의 기본 개념으로 자주 출제되는 주제입니다.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept)
EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid)는 Ca²⁺, Mg²⁺ 등의 금속 이온과 1:1 안정한 킬레이트(Chealate) 착물을 형성합니다. EBT 지시약도 금속 이온과 결합하여 착물을 만들지만, EDTA보다 안정성이 낮습니다. 적정 전에는 금속 이온이 EBT와 결합하여
적색(Wine red)을 띱니다. 적정이 진행되면서 EDTA가 금속 이온을 차례로 잡아가고, 종말점 근처에서는 EDTA가 EBT-금속 착물에서 금속을 빼앗아 EBT가 유리 상태로 방출되면서
청색(Blue)으로 색이 변합니다.
2.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 종말점(End point)에서 일어나는 색 변화는
적색 → 청색입니다. 즉, EBT가 금속과 결합한 착물 상태(적색)에서 EDTA가 금속을 모두 킬레이트하여 EBT가 유리된 상태(청색)로 전환되기 때문입니다. 따라서
④ 적색에서 청색으로 변한다가 정답입니다.
3.
오답 분석 (Distractor Analysis)
혼동 주의!
①
무색에서 청색: EBT 자체는 유리 상태에서 청색이며, 금속과 결합해도 적색으로 무색이 되는 경우는 없습니다.
②
청색에서 적색: 적정 시작 시 금속 이온이 과량이면 적색인데, 청색에서 시작한다고 잘못 생각할 수 있으나 이는 반대입니다.
③
적색에서 무색: EBT는 유리 상태에서도 청색이며 무색으로 변하지 않습니다.
⑤
황색에서 청색: EBT의 색 변화는 적색/청색이며, 황색은 관여하지 않습니다. 다른 지시약(예: 자일레놀 오렌지)과 혼동할 수 있습니다.
4.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
EBT 지시약은
핵심! pH 10의 암모니아 완충액(Ammonia buffer) 조건에서 Ca²⁺와 Mg²⁺ 혼합 시료의 적정에 사용됩니다. 하지만 EDTA와 Ca²⁺의 안정도 상수(Stability constant)가 Mg²⁺보다 크기 때문에, 적정 순서는
Ca²⁺ → Mg²⁺ 순서로 진행됩니다. 또한 EBT는 Cu²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺ 등 다른 2가 금속 이온과도 착물을 형성하지만, Ca²⁺에 대한 감도가 Mg²⁺보다 낮아 Mg²⁺ 존재 시 종말점이 더 선명합니다.
개념 정리: 착물 적정에서 EDTA(Ethylenediaminetetraacetic acid)가 금속 이온을 킬레이트하는 과정에서 EBT 지시약의 색 변화: 금속-EBT 착물(적색) → EDTA가 금속을 빼앗음 → 유리 EBT(청색) = 적색에서 청색으로 변화.
한눈에 비교!
| 구분 | EBT-금속 착물 | 유리 EBT |
|---|
| 색상 | 적색(Wine red) | 청색(Blue) |
| 상태 | 금속 이온과 결합 | 금속 이온 없음 |
| 적정 단계 | 적정 전/중간 | 종말점 이후 |
암기 팁:
"적(赤)이 청(靑)으로" - 금속과 붙으면 빨갛게(적색), 떨어지면 파랗게(청색) 변한다고 외우세요. 또는
"EDTA가 금속을 뺏어가서 EBT가 울고(?) 파래졌다"로 연상!
국시 빈출 포인트: 착물 적정의 종말점 색 변화(적→청), 사용 pH 조건(pH 10), EBT의 금속 이온 선택성(Ca²⁺, Mg²⁺)이 단골 출제입니다. 또한 EDTA와 EBT의 안정도 차이(EDTA > EBT)가 종말점 판별의 원리임을 이해해야 합니다.
기출 변형 주의!: "pH 10 완충액에서 Ca²⁺만 있는 시료를 EDTA로 적정할 때 EBT의 색 변화는?" → Ca²⁺ 단독에서는 EBT 감도가 낮아 종말점이 불명확할 수 있으며, Mg²⁺를 소량 첨가하는 이유를 물어볼 수 있습니다.