핵심 해설
이 문제는 대한민국약전(KP)의
은 적정법(Argentometric titration) 원리를 바탕으로, 할로겐화물(Halide) 함유 의약품의 정량 시험법을 묻고 있어요. 핵심은 각
할로겐화 이온(X⁻)의 특성과 공존 물질(알칼로이드 등)에 따른 적합한 세부 방법(
Mohr법, Volhard법, Fajans법)을 구분하는 것입니다.
핵심 개념 분석 (Key Concept)
은 적정법은 질산은(AgNO₃) 표준액을 이용해 할로겐화 이온(X⁻)을 정량하는 방법이에요. 크게 세 가지로 나뉩니다.
1.
Mohr법:
핵심! 중성 또는 약염기성(pH 6.5~10.5)에서 크롬산칼륨(K₂CrO₄)을 지시약으로 사용하여, 종말점에서 붉은색의 크롬산은(Ag₂CrO₄) 침전이 생성되는 것을 이용합니다. Cl⁻, Br⁻ 정량에 적합합니다.
2.
Volhard법: 강산성 용액에서 과량의 AgNO₃ 표준액을 가한 후, 남은 Ag⁺를 철명반(Fe³⁺) 지시약 하에 티오시안산암모늄(NH₄SCN)으로 역적정합니다. Cl⁻, Br⁻, I⁻ 정량이 가능하며, 특히 Mohr법으로 정량이 어려운 I⁻ 정량에 유리합니다.
3.
Fajans법: 흡착 지시약을 사용합니다. 생성된 할로겐화은(AgX) 침전 입자가 당량점에서 전하가 변하면서 지시약을 흡착하여 색이 변하는 원리입니다. 할로겐화 이온의 종류에 따라 적합한 지시약이 달라집니다.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! ①번이 정답입니다. 요오드화칼륨(KI)의
I⁻는 Mohr법으로 직접 적정할 수 없어요. 그 이유는 AgI의 용해도곱(Ksp ≒ 8.5×10⁻¹⁷)이 Ag₂CrO₄의 용해도곱(Ksp ≒ 1.2×10⁻¹²)보다 훨씬 작기 때문입니다. 즉, Ag⁺를 적가할 때 크롬산은(Ag₂CrO₄)이 생성되기도 전에 용해도가 낮은 요오드화은(AgI)이 먼저 빠르게 침전되어 지시약 역할을 하는 크롬산은의 붉은색 종말점을 정확히 포착할 수 없습니다. 따라서 I⁻ 정량에는 산성 조건에서도 가능한
Volhard법이나
요오드 산화환원 적정법을 사용합니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
②번은 틀렸어요.
혼동 주의! 브롬화수소산스코폴라민의 Br⁻ 정량에 Volhard 역적정법을 적용하는 것은 맞습니다. 그러나 Volhard법의 강산성 조건에서 알칼로이드인 스코폴라민이
양성자화(Protonation)되어 Br⁻ 이온과 함께 복잡한 침전이나 간섭을 일으킬 가능성이 있으므로, "간섭이 없다"는 표현은 명백한 오류입니다.
③번은 틀렸어요. 염산모르핀의 Cl⁻ 정량에는 Mohr법 적용이 가능합니다. 또한, Fajans법을 적용할 때 Cl⁻ 정량에 주로 사용하는 흡착 지시약은
플루오레세인(Fluorescein)입니다. 에오신(Eosin)은 Br⁻, I⁻, SCN⁻ 정량에 더 적합해요. 조건 역시 중성이 아닌 약산성에서 진행됩니다.
④번은 틀렸어요. 염화나트륨 주사액의 Cl⁻ 정량에 Fajans법을 적용할 수 있지만, 흡착 지시약으로 에오신은 부적합합니다. Cl⁻ 정량에는 플루오레세인을 사용하며, 종말점에서 침전이
분홍색(또는 적색)으로 변합니다. 에오신 사용 시 종말점은 청색 또는 적자색을 나타냅니다.
⑤번은 틀렸어요. 염산프로카인 주사액은 염산염 형태로 Cl⁻를 함유하므로 Mohr법 적용이 가능합니다. 그러나 Mohr법은
중성~약염기성(pH 6.5~10.5)에서만 유효합니다. pH를 강산성으로 조정하면 크롬산 이온(CrO₄²⁻)이 중크롬산 이온(Cr₂O₇²⁻)이나 크롬산 수소 이온(HCrO₄⁻)으로 전환되어 Ag₂CrO₄ 침전이 생성되지 않아 지시약 기능을 완전히 상실합니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
은 적정법의 선택은 단순히 이온 종류뿐 아니라, 공존 물질과 용액의 pH에 따라 달라집니다. 특히 염산염 형태의 알칼로이드(예: 염산모르핀, 염산프로카인)는 유리 염기 형태에서는 물에 잘 녹지 않으므로 Mohr법을 적용하기 위한 pH 조절에 더욱 세심한 주의가 필요합니다.
개념 정리
| 적정법 | 지시약 | 최적 pH | 적합한 분석 대상 | 비고 |
|---|
| Mohr법 | K₂CrO₄ | 6.5~10.5 | Cl⁻, Br⁻ | I⁻, SCN⁻ 정량 불가 (AgX 침전에 지시약 공침) |
| Volhard법 | Fe³⁺ (철명반) | 강산성 (HNO₃) | Cl⁻, Br⁻, I⁻, SCN⁻ | 역적정법. I⁻ 정량에 매우 유용 |
| Fajans법 | 흡착 지시약 (예: 플루오레세인, 에오신) | 이온 종류에 따라 상이 | Cl⁻, Br⁻, I⁻, SCN⁻ | 할로겐화 이온별 최적 지시약 숙지 필수 |
한눈에 비교!
| 할로겐화 이온(X⁻) | Mohr법 | Fajans법 (대표 지시약) | Volhard법 |
|---|
| Cl⁻ | 적합 | 플루오레세인 (종말점: 분홍색) | 적합 |
| Br⁻ | 적합 | 에오신 (종말점: 적자색) | 적합 |
| I⁻ | 부적합 | 에오신 (종말점: 적자색) | 적합 (권장) |
암기 팁
Mohr법에서 I⁻를 못 쓰는 이유를 "아이(I)는 모르(Mohr)겠다"고 연상해 보세요! 또한, Fajans법의 지시약은 "Cl-
플루오레세인, Br-
에오신"으로 앞 글자를 따서 "클로이는 플루트를 불고, 브로는 에코를 안다" 식으로 스토리텔링하면 잘 외워집니다.
국시 빈출 포인트
의약품 품질 관리 시험법 파트에서 매년 1~2문제가 꾸준히 출제되는 단골 주제입니다. 단순히 각 법의 정의를 묻기보다는, 특정 의약품(예: 염산모르핀, 요오드화칼륨)이 주어졌을 때 어떤 방법을 적용할 수 있는지 또는 없는지를 정확히 판단하는 능력을 평가합니다.
기출 변형 주의!
"Mohr법으로 정량 가능한 의약품이 아닌 것은?" 또는 "Volhard법을 적용할 때 주의해야 할 사항이 아닌 것은?" 등의 형태로도 출제됩니다. 각 방법의 최적 pH 조건과 방해 물질에 대한 이해가 필수적입니다.