핵심 해설
이 문제는
대한약전(KP)에서
칼슘(Ca²⁺) 정량 시 EDTA 적정법의 핵심 원리를 묻고 있어요.
핵심 개념 분석 (Key Concept): EDTA는 Ca²⁺, Mg²⁺ 등 다양한 금속이온과 안정한 킬레이트(chelate)를 형성하므로,
Ca²⁺만 선택적으로 정량하려면 Mg²⁺를 반응계에서 제거하거나 마스킹(masking)해야 해요. 이때
pH 조절을 통해 Mg²⁺를 수산화물(Mg(OH)₂) 침전으로 만들어 반응을 방해하지 못하게 하는 것이 표준법이에요.
정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)은
pH 12 이상의 강알칼리 조건에서 생성되는 난용성 침전물이에요. 이 조건에서 Mg²⁺는 EDTA와 반응하지 못하고 침전으로 존재하지만, Ca²⁺는 용액 내에 이온 상태로 남아 EDTA와 정량적으로 반응할 수 있어요. 따라서 보기 2가 정답입니다.
오답 분석 (Distractor Analysis):
-
혼동 주의! ①번(pH 6 이하 약산성): Mg(OH)₂는 강알칼리에서만 형성되며, 약산성에서는 침전되지 않고 Mg²⁺가 이온 상태로 존재해 Ca²⁺와 함께 EDTA와 반응하여 오차가 발생합니다.
- ③번(pH 4~5 산성, 황산마그네슘): 황산마그네슘은 대부분의 pH에서 용해성이 높아 침전되지 않으며, Ca²⁺ 정량에 적합한 조건이 아닙니다.
- ④번(pH 7~8 중성, 탄산마그네슘): 탄산마그네슘(MgCO₃)은 침전 가능성이 있지만, pH 12 이상의 강알칼리 조건만큼 Mg²⁺를 효과적으로 제거하지 못하며, Ca²⁺도 탄산칼슘으로 일부 침전될 위험이 있습니다.
- ⑤번(pH 10 암모니아 완충, 인산마그네슘): pH 10은
전경도 측정(Total Hardness)이나 Ca²⁺+Mg²⁺ 합계 정량에 주로 사용되는 조건이며,
혼동 주의! 오히려 Mg²⁺가 EDTA와 모두 반응할 수 있는 조건이므로 Ca²⁺ 선택적 정량에는 부적합합니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts):
-
지시약: pH 12~13에서는
칼콘(Calcon, NN 지시약) 또는
머렉사이드(Murexide)를 사용해요. 칼콘은 Ca²⁺와 결합 시 붉은색, EDTA가 Ca²⁺를 빼앗으면 푸른색으로 변합니다.
-
pH 10 조건(NH₃ 완충):
EBT(Eriochrome Black T) 지시약을 사용하여 Ca²⁺+Mg²⁺의 합계 경도(Hardness)를 측정하는 용도로 사용되며, Ca²⁺만 선택적으로 측정하는 본 문제와는 목적이 다릅니다.
개념 정리: 대한약전 칼슘 정량 EDTA 적정법의 핵심 조건
| 조건 | 용도 | Mg²⁺ 상태 | 지시약 |
|---|
| pH 12~13 강알칼리 (NaOH) | Ca²⁺ 선택 정량 | Mg(OH)₂ 침전 (반응 불가) | 칼콘(Calcon) / 머렉사이드(Murexide) |
| pH 10 NH₃ 완충 | Ca²⁺ + Mg²⁺ 합계 정량 | Mg²⁺ 이온 상태 (EDTA 반응) | EBT(Eriochrome Black T) |
암기 팁: "강염기에서 마그네슘은 가라앉고(Mg(OH)₂ 침전), 칼슘은 떠 있다(이온 상태)"로 기억하세요. 칼슘은 강알칼리에서도 수산화칼슘(Ca(OH)₂)으로 침전되지 않고 용해되어 있으므로 EDTA 적정이 가능합니다.
국시 빈출 포인트: 약사 국가고시에서 EDTA 적정 조건은 매우 자주 출제됩니다. pH 10(전경도)과 pH 12~13(칼슘 선택)을 혼동하지 않도록 각각의 지시약(EBT vs Calcon/Murexide)까지 함께 암기하는 것이 중요합니다.
기출 변형 주의!: "pH 10 조건에서 Mg²⁺를 제거하는 방법은?"과 같은 식으로 변형될 수 있습니다. 이 경우 CN⁻(시안화물)이나 F⁻(불화물)를 사용한 마스킹(masking)법이 정답이 됩니다.