핵심 해설
이 문제는 약전(
대한민국약전(KP))에서 정량 분석 시 사용하는
EDTA 킬레이트 적정법(Chelatometry)의 원리를 묻고 있어요. 칼슘 이온(
Ca²⁺)을 정량할 때 사용하는 지시약과 최적 pH 조건을 정확히 이해해야 하는 핵심 유형입니다.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept): EDTA(
에틸렌다이아민테트라아세트산, Ethylenediaminetetraacetic acid)는 다양한 금속 이온과 1:1 안정한 킬레이트 착물을 형성합니다. 분석하고자 하는 금속 이온(여기서는 Ca²⁺)에 맞는 적절한 지시약과 pH를 선택하는 것이 중요해요.
2.
정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! 칼슘(Ca²⁺)만 단독으로 정량할 때는
뮤렉사이드(Murexide) 지시약을 사용하며, 적정 pH는
pH 12~13의 강알칼리 조건입니다. 이 pH에서 뮤렉사이드는 Ca²⁺와 결합하여 붉은색을 띠다가, EDTA가 Ca²⁺와 결합하면서 지시약이 유리되어 보라색으로 변하는 선명한 종말점을 보입니다. 또한,
강알칼리(pH 12~13) 조건에서는 Mg²⁺가
Mg(OH)₂로 침전되어 Ca²⁺ 정량을 방해하지 않습니다.
3.
오답 분석 (Distractor Analysis):
- ①
혼동 주의! 에리오크롬 블랙 T(EBT)는 pH 10 암모니아 완충액에서 Ca²⁺와 Mg²⁺의
합량(Total hardness)을 측정할 때 사용하는 지시약입니다. Ca²⁺ 단독 정량에는 부적합합니다.
- ②
혼동 주의! 자일레놀 오렌지(Xylenol orange)는 주로 Bi³⁺, Th⁴⁺, Zr⁴⁺ 등 고가(high valence) 금속 이온 정량에 사용되며, pH 5~6 약산성 조건에서 사용됩니다.
- ③ 뮤렉사이드는 Ca²⁺ 정량에 사용되나, pH 10 암모니아 완충액에서는 Mg²⁺와의 반응도 방해하지 못하고 종말점 판정이 불명확해 부적합합니다.
- ⑤ EBT는 pH 4~5 아세트산 완충액에서는 EDTA와 금속 이온의 안정도가 낮아 적정이 어렵고, EBT 자체의 변색 범위도 부적합합니다.
4.
연관 개념 정리 (Related Concepts): EDTA 적정에서 pH는 금속-EDTA 착물의 안정도와 지시약의 변색 범위를 결정짓는 핵심 요소입니다. Mg²⁺가 포함된 검액에서 Ca²⁺를 선택적으로 정량할 때 강알칼리 조건을 사용하는 이유를 반드시 기억하세요.
개념 정리
| 분석 대상 | 지시약 | pH 조건 | 특징 |
|---|
| Ca²⁺ 단독 정량 | 뮤렉사이드 (Murexide) | pH 12~13 (NaOH) | Mg²⁺ 침전 방해 제거, 종말점: 붉은색→보라색 |
| Ca²⁺ + Mg²⁺ 합량 (경도) | 에리오크롬 블랙 T (EBT) | pH 10 (NH₃ 완충액) | 종말점: 적포도주색→청색 |
한눈에 비교!
-
뮤렉사이드(Murexide): Ca²⁺ 선택적, 강알칼리 조건 (pH 12~13) →
Ca²⁺ 단독 정량 시 1순위
-
에리오크롬 블랙 T(EBT): Ca²⁺ + Mg²⁺ 동시 정량, pH 10 완충액 →
Mg²⁺가 없으면 종말점 불명확
암기 팁
"Ca는 '뮤'즈와 함께 '강알칼리'에서 춤춘다!" →
Ca²⁺ 정량 = Murexide + pH 12~13
국시 빈출 포인트
약전 분석에서 EDTA 적정은 지시약과 pH 조건의 조합이 필수로 출제됩니다. 특히 Ca²⁺ 단독 정량과 Ca²⁺+Mg²⁺ 합량 정량의 차이점을 묻는 문제가 자주 나와요. 지시약의 변색 범위와 함께 암기하세요.
기출 변형 주의!
"염화칼슘 주사액 중 Mg²⁺가 불순물로 포함된 경우, Ca²⁺ 정량에 어떤 영향을 미칠까?" 또는 "물의 경도 측정 시 사용하는 지시약과 pH 조건은?" 같은 변형 문제에 대비하세요.