일반화학실험 - 용액의 산도(acidity, pH)측정법 및 완충계(buffer system)
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서론
생물체 내에서 일어나는 생화학반응은 모두 물 속에서 진행된다. 식물체의 수분함량이 약 85% 이고 동물의 경우에도 종에 따라 큰 차이가 있지만 포유동물은 그 몸의 약 70 - 80% 가 물이다. 생물체 내에 존재하는 물은 순수한 물이 아니라 용액(solution)이다. 물이 용매(solvent)이고 여기에 녹아 있는 유기화합물, 무기화합물, 그리고 각종 이온(ion)은 용질(solute)이다. 이런 수용액(water solution, aqueous solution)은 순수한 물(pure water)과 비교할 때 생화학적인 성질이 크게 다르다. 용질의 농도가 높으면 높을 수록 어는 점(freezing point)이 낮아지고 끓는 점(boiling point)은 높아진다. 또한 생물체 내에서 진행되는 삼투압(osmotic pressure)과 삼투현상(osmosis)에도 직접적인 영향을 미친다. 그러므로 수용액의 성질을 규명하는 것이 생물체 내에서 일어나는 생화학 반응을 이해하는 데 있어서 가장 중요하다.
1. 생물체액의 성질
(1) 산성과 알칼리성
산성을 나타내는 화학 종은 바로 수소 이온(H+)이며, 염기성을 나타내는 화학 종은 수산화 이온(OH-)이다. 산성과 염기성을 가늠하는 기준은 중성인 데 순수한 물 속에 들어 있는 H+ 과 OH- 이온의 농도가 같을 때를 기준으로 한다. 순수한 물은 25℃ 에서 다음과 같은 반응식으로 나타낼 수 있는 상태에 있다.
25℃
H2O(aq) ⇌ H+(aq) + OH-(aq) ...................................①
액체 상태의 물 속에 분자 상태의 물(H2O)과 이온화한 H+(aq) 와 OH-(aq) 가 공존하며 평형상태에 놓여있다는 뜻으로 25oC 의 조건하에서는 언제 어디에서나 H2O 의 농도와 H+ 과 OH-의 농도는 일정하다는 것이다. 그렇기 때문에 평형상수(K,equilibrium constant)를 쓸 수 있다.
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