[분석화학실험] EDTA Titration을 이용한 수돗물과 생수속의 Ca2+,Mg2+의 함량분석

1. 서론
경도란 물의 세기 정도를 나타내는 것으로 주로 물에 녹아있는 Ca2+과 Mg2+에 의해서 유발되며 경도의 정도에 따라 연수(경도 : 0-75), 적당한 경수(경도 : 75-150), 경수(경도 : 150-300), 강한 경수(경도 : 300이상)로 분류할 수 있다.
Ca2+과 Mg2+을 많이 포함하고 있는 물을 센물이라고 하며, 이에 반대로 그 포함 정도가 작은 물을 단물이라고 한다. 경도가 1이라는 것은 보통 물 100mL 속에 산화칼슘이 1mg 포함되어 있는 것을 세기 1도로 정하고 마그네슘은 칼슘으로 환산(산화마그네슘 1.4mg=산화칼슘 1mg)한 값으로 계산한다. 이러한 계산을 통해서 세기 10도 이하의 것을 단물이라 한다.
킬레이트란 1개의 분자 또는 이온에 2개 이상의 배위원자를 갖고, 그것이 금속 이온을 둘러쌓듯이 배위한 고리구조가 있는 화합물을 킬레이트 화합물이라고도 한다. 이 킬레이트 화합물은 금속 이온과 결합하여 1:1 착화합물을 만드는 시약이다. 킬레이트 적정이란 킬레이트 화합물의 생성반응을 이용한 적정법이다. 용액 중에서 금속이온 M과 킬레이트제 Y가 반응하여 M+nY ↔ [MYn]과 같이 [MYn]이 되는 킬레이트 화합물이 생길 때, Y의 양 또는 [MYn]의 양에 대하여 M의 양을 알 수 있다. 많은것들 중에서도 n이 1인 EDTA를 가장 많이 사용하는데 이번실험에서도 EDTA를 사용할 것이다.
EDTA는 4개의 카복실산염과 2개의 아민기를 매개로 하여 금속과 결합하는 무색의 결정성 가루이다. 앞에서 말했듯이 금속이온과 1:1반응을 해서 거의 모든 금속이온과 수용성 킬레이트를 만드는 특징을 갖고 있어 분석화학내의 정량분석에서 널리 쓰인다. EDTA의 구조는 다음과 같다.
Ca2+과 Mg2+의 Kf값은 1010.65,108.79이고 정량적 반응 pH범위는 Ca2+는 8~13, Mg2+는 9.4~10.9이다.