핵심 해설
이 문제는
대한민국약전(KP)의
EDTA 착물적정법(Complexometric Titration)을 이용한 칼슘(Ca²⁺) 정량 조건을 묻는 핵심 문제예요.
핵심! EDTA 적정에서 금속 이온의 정량은 pH 조건에 따라 선택성과 정확도가 크게 달라집니다. 칼슘(Ca²⁺)은 pH 10의
암모니아 완충액(NH₃·H₂O-NH₄Cl) 조건에서 가장 안정적으로 정량할 수 있어요. 이때 지시약으로
에리오크롬 블랙 T(EBT)를 사용하면, 적정 전에는 금속-지시약 착물이 적색(포도주색), 종말점에서는 EDTA가 Ca²⁺를 빼앗아 유리 지시약이 나타내는 청색으로 변하는 것이 전형적인 종말점 판정법입니다.
정답 근거로, ①번 선택지가 옳습니다. pH 10 조건에서 EDTA는 대부분
Y⁴⁻ 형태로 존재하여 Ca²⁺와 안정한 착물을 형성합니다.
혼동 주의! EBT 지시약 자체는 pH 10에서 청색이지만, Ca²⁺와 결합하면 적색(포도주색)이 됩니다. EDTA가 Ca²⁺를 모두 포착하면 유리 EBT의 청색으로 돌아오는 것이 종말점이에요.
개념 정리:
EDTA 착물적정의 기본 원리:
- EDTA(에틸렌다이아민테트라아세트산)는 6자리 리간드로 다양한 금속 이온과 1:1 착물 형성
- pH 조건에 따라 EDTA의 해리 상태(Y⁴⁻, HY³⁻, H₂Y²⁻, H₃Y⁻, H₄Y)가 결정 → 착물 안정도에 결정적 영향
- 칼슘(Ca²⁺): pH 10 (암모니아 완충액), 지시약 EBT (적색 → 청색)
- 마그네슘(Mg²⁺): 동일 조건에서 Ca²⁺와 함께 정량 가능 (Ca+Mg 합계)
- 경도(Hardness) 측정: 물 속 Ca²⁺ + Mg²⁺ 합계를 같은 조건으로 정량
한눈에 비교!:
| 금속 이온 | 적정 pH | 완충액 | 지시약 | 종말점 색변화 |
|---|
| Ca²⁺ | pH 10 | 암모니아 완충액 | EBT 또는 NN | 적색 → 청색 |
| Mg²⁺ | pH 10 | 암모니아 완충액 | EBT | 적색 → 청색 |
| Zn²⁺ | pH 5~6 | 아세트산 완충액 | 자일레놀 오렌지(XO) | 적색 → 황색 |
| Al³⁺ | pH 4~5 (역적정) | 아세트산 완충액 | 자일레놀 오렌지 | 적색 → 황색 |
암기 팁:
"칼슘은 pH 10에서 EBT와 함께! 적포도주색에서 하늘색으로!" 라고 외워두세요. 칼슘 정량은 pH가 너무 낮으면 EDTA가 H⁺와 경쟁하여 Ca²⁺와 결합하지 못하고, pH가 너무 높으면
Ca(OH)₂ 침전이 생겨 정량이 불가능해져요.
국시 빈출 포인트:
약사 국가고시에서 EDTA 착물적정은 '칼슘 정량'과 '물의 경도 측정' 문제로 자주 출제됩니다. 특히
EBT 지시약의 종말점 색변화(적색→청색)를 암기하고, pH 조건(10)을 반드시 숙지하세요.
기출 변형 주의! "NN 지시약(2-하이드록시-1-(2-하이드록시-4-설포-1-나프틸아조)-3-나프토에산)을 사용할 때 종말점 색변화는?"이라고 변형될 수 있습니다. NN 지시약은 Ca²⁺에만 특이적으로 작용하며 pH 12~13 강알칼리 조건에서 Mg(OH)₂ 침전을 생성하여 Ca²⁺만 선택적으로 정량할 수 있어요. (이때 종말점은 적색→청색으로 동일)