초록
임피던스 위상각 적정법을 산화환원적정, 산염기적정, 착화적정 그리고 침전적정에 적용하여 정확한 종말점 검출법을 연구하였다. 일정한 교류전류가 두 백금전극사이를 통과하도록 하였고 그중 하나는 $0.1cm^2$ 또는 $0.026cm^2$의 표면적을 가진 초소형 분극전극이었고 다른 하나는 $1cm^2$의 표면적을 비분극전극을 사용하였다. 과망간산칼륨에 의한 옥살산의 산화환원적정에서 임피던스 위상각 적정법을 적용하였을때 $50{\mu}A$, 0.0005 M 이상의 농도에서 뚜렷한 종말점을 얻었고, 50 Hz 근방의 주파수 영역에서 가장 확실한 종말점을 얻을 수 있었다. NaOH에 의한 인산의 산염기 적정에서 0.001 M 수산화나트륨에 의한 0.001 M 인산의 적정시 임피던스 위상각 적정법을 적용하여 $50{\mu}A$, 주파수 25-97 Hz의 넓은 주파수 영역에서 뚜렷한 제1당량점을 얻었다. 이는 전도도의 반대 개념으로서의 임피던스의 변화량이 종말점을 기점으로 변곡하고 이에따라 위상각이 변화하는데 원인됨을 알았다. 또한 제2당량점에서는 임피던스 위상각 적정법으로 뚜렷한 종말점을 얻지 못하였다. 이는 $Na_2HPO_4$의 가수분해를 막기 위하여 적정시 과량으로 첨가되는 NaCl에 의한 방해로 생각된다. 0.1 M EDTA에 의한 0.01 M 황산구리의 착화적정시에는 위상각 측정으로 적정종말점을 찾기 보다는 "다른위상" 임피던스 Z"을 측정하여 종말점을 알아내는 것이 유리함을 알았다. $AgNO_3$에 의한 $Cl^-$의 침전적정에 있어 $100{\mu}A$, 0.1 M 농도에서 임피던스 위상각 적정법을 적용하여 명확한 종말점을 얻었고, 15-30Hz 범위에서 가장 안정적인 뚜렷한 변화를 볼 수 있었다. 그러나 0.01 M 농도에서는 임피던스 위상각의 뚜렷한 변화를 볼 수 없었다. 본 연구에서 임피던스 위상각 적정법을 산화환원적정, 산염기적정, 착화적정 그리고 침전적정시의 종말점 검출을 위해 사용하였을 때 대부분 성공적이었으며 이는 적정시 종말점을 정확히 측정하는 목적에 활용 할수 있음을 보여주는 것이다.
A study on the application of impedance phase angle for redox titration, acid-base titration, chelate titration and precipitation titration has been carried out. A constant alternating current was passed between two platinum electrodes. One of them was a polarizable micro-electrode of $0.1cm^2$ or $0.026cm^2$ surface area and the other a non-polarizable large electrode of $1cm^2$ surface area dipped in the solution to be titrated. The impedance and the phase angle of the titration cell were measured with lock-in amplifier to obtain well behaved titration curve respectively. In titration of oxalic acid vs. potassium permanganate, the end-point was obtained successfully from the phase angle titration curve. In this experiment, the concentration of 0.0005 M to 0.05 M, the current of $50{\mu}A$ and the frequency of near 50 Hz were used. In titration of phosphoric acid vs. sodium hydroxide, the first end-point was obtained successfully on the optimum experimental condition of 0.001 M concentration, $50{\mu}A$ current and 25~97 Hz frequency. However, the end-point in titration of cupric sulfate vs. disodium-EDTA couldn't be obtained clearly. The end-point was obtained with the out-of-phase impedance curve on the experimental condition of 0.01 M concentration, $100{\mu}A$ current, 5~35 Hz frequency range. In titration of sodium chloride vs. silver nitrate, the end-point was obtained successfully on the experimental condition of 0.1 M concentration, $100{\mu}A$ current and 5~47 Hz frequency range. This study showed that the impedance phase angle was applicable for the detection of the end-points in redox titration curve, acid-base titration curve, chelate titration curve and precipitation titration curve.
