4. 용량 분석
물질의 성분비율을 결정하는 곳을 정량분석이라고 하는데 이 분석법 가운데 농노를 알고 있는 용액(표준용액)의 일정량과 반응하는 미지농도의 용액량을 알고 계산에 의해서 그함량을 구하는 방법을 용량분석이라고 한다. 용량분성법에서의 문제점은 표준용액의 조제법, 측정기구의 사용법, 지시약의 선택 등이 있다. 이방법의 특징은 조작이 간편하고 하나의 시약으로서 같은 종류의 분석을 반복해서 행할 수 있다.
3-1 용량분석기구의 사용법
용량분석용기구는 mess flask, burette 등의 3종류가 있다.
계량기에 들어간 액이 차지하는 용적을 나타내도록 눈금이 있는 수용과 배출한 액의 용적을 나타내도록 눈금이 있는 출용이 있다.
출용에서는 기구의 내벽에 부착하여 있는 부분도 계산에 넣은 것이다.
따라서 이와 같은 구별을 잘못하면 정밀한 실험은 큰오차를 발생시키기 때문에 취급에 주의해야 한다. 법령에서 수용에서 "수(受)"또는 E(Einguss)를, 출용에는 "출(出) , 또는A(Aus-guss)"의 문자를 외부에 붙여서 구별하는 것을 규정하고 있다.
◈ pipette
pipette은 용량분석에서 없어서는 안될 실험기구이다. pipette은 일정량의 액을 채취하는데 사용하는 기구로써 출용에 속한다. pipette에는 그림 3-1과 같이 whole pipetter과 mess pipette의 두 종류가 있다.
whole pipette은 둥글게 된형으로 되어 있으며 둥근 상방에는 표선(meniscus)이 그어져 그표선까지 흡입하여 올린 액체를 전부 방출할 때 일정한 액량이 되는 것이다.
사용법은 다음과 같다. 충분한 pipette을 사용하여 액을 소량 넣은 비이커(beaker) 의 액을 3cm정도 빨아 올려 그 액으로 pipette의 내면을 돌려가면서 깨끗이 적신다.
이와 같은 조작을 2∼3회 실시하고 다른 비이커의 액중에pipette의 앞을 충분히 담그고 표선의 1cm정도 이상이 될 때까지 빨아 올려 입을 pipette에서 떼고 오른 지시 손가락으로 pipette을 막고, 수직으로 세워 pipette내의 액을 방출시켜서 표선가지 맞춘다.
액면의 곡선 밑부분이 표선과 일치 될 때 방출을 그치고 pipette의 앞끝을 다른 비이커의 기벽에 접촉 되도록 pipette 내의 액둁르 전부 방출시킨다. 한편 mess pipette은 눈금이 있어서 임의의 액량을 채취할시에 사용하는데 편리하다. 혹시 눈금을 잘못보고 읽어서 오차가 일어나지 않도록 주의해야 한다. mess pipette의 사용법도 whole pipette과 동일하다.

그림 3-1 pipette	그림 3-2 pipette 잡는법

◈ Burette
buette은 유출하는 액량을 정확하게 측정하는 측용기이다. 식품분석에서는 용량 25ml의 것이 일반적으로 많이 사용되고 있다. 일반적으로 buette은 동일한 굵기의 관에 1/10ml마다 눈금을 그어 놓았다. 코크의 종류에 의해서 Geissler씨형(유리코크로 되어 있음)고Mohr씨형(뷰렛 끝부분에 고무관을 붙어 그내부에 구슬을 넣어 만든 것) 등이 있다.
보통 무색 투명한 유제이지만 질산은(AgNO₃)이나 과망간산 칼리(KMnO₄)등과 같은 감강성이 큰 것과 유기물과 반응하기 쉬운 것을 적정하고자 할 때 갈색의 것을 사용하는 것이 보통 실험실에서의 상예이다. 그리고 조작에 편리하도록 고안된 자동식 buette도 종종 사용한다.(그림 3-3).

그림 3-3 Buette

눈금을 읽을때 눈의 위치에 따라서 읽음의 차이가 생기는데 이것을 시차(parallax)라고 한다. 정확히 읽기 위해서는 그림 3-5와 같이 B위치에서 읽어야 한다.
buette의 눈금은 1/10ml까지 되어 있기 때문에 그 이하는 목측으로 읽어야 한다.
① 깨끗이 세척된 buette을 사용하여 cock부위 또는 고무관 부위의 밀폐가 완전한가, 액이 새지 않는가 등을 먼저 확인한다.
② 다음에 사용직전의 액으로써 2∼3회 씻어 낸다. buette에 액을 주입할 경우 cock가 닫혀 있는지 확인한다. 주입이 끝나면 반드시 깔 때기는 제거한다. 만약 깔대기를 제거하지 않으면 깔 때기에 묻어 있는 액이 적정도중에 흘러 오차가 생길수 있기 때문이다.
③ 주임 후에는 잠시 방치하여 액면이 눈금과 일치하도록한다. 이것과 동시에 개폐부위와 출구의 끝 부분에 기포가 없도록 해야 하고, 끝부분에 액의 방울이 있으면, 여과지로 닦는다.
④ 이렇게 하여 적정하면 되지만, 적정하지전에 buette이 수직으로 되어 있는가, 액면의 눈금이 잘못되어 있지 않는가, 수기의 밑바닥에 백지는 있는가, 기포가 있는가 등의 것을 확인한다.
⑤ 실험 종료후에는 깨끗이 세척해 둔다.

그림 3-4 시 차	그림 3-4 눈금 읽는 방법

◈ Mess flask
Mess flask는 그림 3-6과 같이 flask로서 표선이 일정한 부분에 새겨져 있고 표선사지 액을 채워서 소정의 액량이 되도록하여 사용한다. 용량은 25, 50, 100ml등 여러 가지의 크기가 있다.
일번적으로 수용이지만 출용의 목적으로 쓰이는 것도 있다. 이때에는 "A"의 부호로 표시한다.

 

그림 3-6 Mess flask

Mess flask는 표준용액의 조제 또 정량의 목적으로 용액량을 일정하게 하기 위해서 사용하는 기구이며 용기 중에서 화학반응이 일어나지 않도록 해야 한다. 이기구를 사용할 때에는 반드시 beaker 등으로 용질을 용해하여 flask 내에 서서히 넣어야 한다.
Mess flask중에서 가영 용해하는 것은 피해야하고 또 용해 및 혼합하는 중에 발열을 동반하는 경우는 가열과 같은 형태이기 때문에 주의해야 한다. 다음에 mess flaskdml 8할 정도의 증류수를 가열하여 실온이 되도록 하여 표선까지 채운다. 이때 표선을 넘지 않도록 하기 위해서 spoid나 세척병을 사용하여 주의깊게 행한다. 정확히 표선 까지 맞춘 후 밀봉하여 잘 혼합한다.

◈ Mess cylinder
Mess cylinder는 그림 3-7과 같이 원통형의 눈금을 가진 용출용기인데 마개가 부속된 것도 있고 없는 것도 있다. 이것은 pepetts이나 buette에 비해서 그정밀도가 4∼8배 가량 부족하기 때문애 정확도를 필요로하지 않는 경우에 사용한다.

그림 3-7 Mess cylinder

2-3-2 측용기의 취급
측용기는 정량분석에서 부피를 측정하는데 사용하는 기구로서 국가검정에서 합격된 것을 사용해야 한다. 국가에서는 공차(公差)내에서 검정에 합격시킨다.
정밀분석에서는 자가검정을 하여 사용한다. 이들 용기의 표시용량은 출용량(出用量, ausgus)을 표시한 것과 수용량(受用量, eingus)을 표시한 것의 두 가지가 있다. 출용량은 그용기로 잰 것과 다른 용기에 옮겨 놓았을 때의 부피, 수용량은 그용기의 표선까지의 양을 말한다. 뷰렛, 피펫의 출용량, 일반적으로 메스플라스크는 수용량을 표시한다.

1. 기구의 사용법
◈ 메스플라스크(measuring flask)
메스플라스크는 수용기구로서, 표준용액을 조제할 때나 시료용액을 일정배율로 희석할 때 사용된다. 표준용액을 조제할 때는 일정한 양의 용질을 천칭으로 칭량하여 비커에서 소량의 물로 녹인 다음 깔대기로 메스플라스크에 용액을 옮기고 또한 비커를 물로 여러번 씻어 세액을 모두 메스플라스크에 넣는다.
용질을 완전히 녹이고 세척병으로 물을 표선까지 조심스럽게 채운 후 뚜껑을 하여 잘 혼합한다. 용액을 희석할 때 발열이 되는 경우는 80%정도의 물을 가하여 잘 혼합하고 실온이 될 때까지 방치하여 두었다가 물을 표선까지 채운다. 메스플라스크에 용액을 넣고 가열하거나 발열성 물질을 넣고 녹여서는 안된다. 또 광분해 하는 시약(AgNO₃, KMnO₄)은 갈색의 것을 사용한다.

  
그림 1-21 메스플라스크

◈ 피펫(pjpette)
일정 용량의 용액을 취하는데 사용하는 출용기구로서, 그림 1-22와 같이 홀피펫(hole pipette)과 메스피펫(measuring pipette)의 두종류가 있다.
메스피펫은 소정량 이하의 적당량을 취할 수 있게 눈금이 표시되어 있으므로 홀피펫으로 취하기 어려운 용량을 취하는데 사용한다.그러나 홀피펫은 필요한 양을 정확히 취해야 할 경우에만 사용한다.
홀피펫이나 메스피펫은 용도는 다르지만 사용방법이 같기 때문에 홀피펫을 예로써사용방법을 설명한다.
설명한다.

그림 1-22 피펫의 종류	그림 1-23 피펫의 액중에서 흡입법

[피펫 사용방법]
① 깨끗이 건조한 피펫을 사용한다. 피펫의 내부에 물이 묻어 있을 경우에는 외측의 물을 여과지 등으로 닦은 후 취하려고 하는 용액으로 내부를 3회 정도 깨끗이 씻어야 한다. 내부에 물방울이 남은 상태로 사용하면 용액이 묽게 된다. ② 피펫의 앞부분을 취하려고 하는 액중에 3㎝이상 넣고 입으로 용액을 빨아 들인다. 이때 얕게 넣어 취하면 공기의 혼합으로 용액이 입속으로 들어가므로 주의한다. 표준시약 등을 취하는 경우에는 일단 비커등에 따라서 취한다. 이것은 피펫을 직접 시약병에 넣으면 시약의 순도를 오염시킬 염려가 있기 때문이다.
③ 피펫의 표선보다 2∼3㎝더 액을 흡입하여 빨리 입을 떼어 둘째 손가락으로 피펫 상단을 막는다. 이때 용액의 상단을 보면 그림 1-24와 같이 오목한 반달모양으로 보이는데, 이것은 용액의 표면장력으로 인해 생긴 것이기 때문에 매니스커스(meniscus)라고 부른다. 표면상의 남은 액을 방출하여 메니스커스의 최저부를 표선에 맞추어 본다. 표선과 눈의 위치는 수평되지 않으면 안된다. 메니스커스와 표선이 일치하면 소정의 용액에 유출시킨다. 액의 유출이 끝나면 약 15초 동안 그대로 놓아 두었다가 최후에 남은 액은 그림 1-25와 같이 피펫의 입구를 막고 중앙의 불룩한 부분을 손바닥으로 쥐어 내부공기의 팽창에 의하여 피펫의 끝에 남아있는 액을 밀어낸다.

그림 1-24 피펫의 메니스커스	그림 1-25 피펫의 잔액방출법

◈ 스포이드 피펫(dropping pipette)메스피펫에 속하는 것으로 그림 1-22와 같은 형을 하고 있다. 눈금이 가장 거칠어 정확한 용액을 취할수 없지만 조단백질 정량시의 NaOH 용액을 취할 때와 같이 위험한 액체 취급에는 편리하다.

◈ 뷰렛(burette)
표준액을 넣고 적정할 때 또는 임의의 양을 취할 때 사용되는 기구이다. 뷰렛에는 용액의 유출구가 유리코크린 Geissler형, 유출구에 코크가 붙어있지 않는 대신에 유리구가 들어 있는 고무관으로 연결시킨 Mohr형, 용액이 자동적으로 보충되는 자동 뷰렛(reservior burette), 전용량이 2∼3㎖의 미량인 마이크로 뷰렛(microbuette)이 있다. 일반적으로 무색의 뷰렛이 사용되지만 AgNO₃또는 KMnO₄용액과 같이 감광성이 크거나 유기물과 반응하기 쉬운 용액을 적정하고자할 때는 차광용의 갈색뷰렛을 사용한다. 유리코크는 회전하기 쉽게 바셀린을 바르는 것이 보통이나 KMnO3, AgNO3, I2 등은 바셀린과 서서히 작용하므로 되도록바르지 않는 것이 좋다.
어느 형의 뷰렛도 원리는 같으므로 Geissler형 뷰렛을 중심으로 사용방법을 설명한다.

[뷰렛 사용방법]
① Geissler형 부렛은 코크가 유리로 되어 있기 때문에 바셀린이나 실리콘그리스를 약간 칠하여 사용한다. 사용량은 극히 적게 하여 손가락으로 잘 마찰하여 회전시켜야 구멍이 막히지 않는다. 뷰렛 내부가 건조되어 있지 않을 때는 사용하는 용액을 넣어 0㎖의 상부까지 채운다. 이때 깔대기에 묻은 액이 떨어져 오차가 생기기 쉬우므로 반드시 깔대기를 분리시킨다.
② 코크를 사용하여 코크 하부의 용액이 들어 있지 않은 부분에 용액을 채운다. 이때 기포도 완전히 제거한다.
③ 뷰렛의 눈금은 무색인 경우 메니스커스하단을 눈금으로 읽는다. 눈금은 0.1㎖까지 표시되어 있기 때문에 그 1/10인 0.01㎖단위까지 정확히 읽는다. 읽는 법은 그림 1-27에 나타난 바와 같이 눈의 위치를 정확하게 하여 읽는다.
④ 그림 1-28과 같이 코크를 쥐고 천천히 돌려서 적정을 시작한다. 코크가 빠지지 않도록손으로 코크를 조금씩 회전하면서 떨어뜨리면 좋다. 뷰렛은 출용기구이기 때문에 적정속도가 빠르면 액이 내면에 남아 있으면서 떨어지므로 낮은 적정치(after flow)로 되고 늦으면 높은 적정치로 된다. 이상적으로는 매초 0.5㎖ 정도, 즉 20㎖를 떨어뜨리는데 40초 정도의 적정속도가 적당하다. 적정의 종말점에 가가우면 한 방울씩 떨어뜨린다. 최후에 뷰렛 선단의 한 방울을 수기의 내벽에 떨어뜨려서 용기 중에 들어가 종말점이 되도록한다.
⑤ 적정이 끝나면 눈금을 읽어 적정치를 구하고 사용 후에는 충분히 씻어 건조한 다음 코크는 종이를 끼워서 딱 붙는 것을 방지한다.

그림 1-26 뷰렛(burette)의종류	그림 1-27 뷰렛 읽는 법

 

그림 1-28 적정방법

◈ 메스실린더(measuring cylinder)
실린더 원통의 유리기구에 눈금을 표시한 것으로 용액을 방출한 용액량이 그용적으로 되는 측용기구이다. 용량을 신속히 알고 싶은 경우나 후에 표정을 요하는 표준액의 조제에 사용되지만 정밀도가 낮기 때문에 정확도를 필요로 하지 않는 경우가 사용된다.

그림 1-29 메스실린더(measuring cylinder)의 종류

2. 측용기 취급상의 주의사항
(1) 세척을 충분히 하여 불순물의 혼입을 방지한다. 세척제로서는 비누, NaHCO₃, K₂Cr₂O₇과 H₂SO₄의 혼합액, alcohol, ether등을 사용한다.
(2) 용기의 수용량과 출용량을 구별하여야 한다.
(3) 피펫으로 위험성의 물질을 취할 때에는 주위하여야 한다. 이때 적당한 안전장치가 부착된 피펫을 사용하든가 뷰렛을 사용하는 것이 좋다.
(4) 메스플라스크 내에서 발열성 물질을 용해하든가 가열하여서는 안된다.
(5) 실린더 내에서 발열성 물질의 용해 및가열을 하여서는 안된다.
(6) 측용기를 건조할 때 높은 온도로 가열하여서는 안된다. 빨리 건조시키고자 하면 소량의 순순한 scetone또는 alcohol과 ether혼합액으로 2∼3회 씻고 드라이어로 용기를 건조시킨다. 그러나 보통 측용기는 건조하는 대신에 사용 전에 사용하는 액으로 수회 씻어서 사용하는 것이 바람직하다.


【2】실험기구 취급법
▶ 부피측정기구
식품성분 분석실험에서는 일정 용량의 용액을 채취 또는 조제하거나, 또는 사용한 액체의 부피를 측정할 경우가 많다. 이론 목적으로 사용되는 기구에는 수용 einguss 와 출용 ausguss 의 구별이 있다. 수용이란 그 기구에 용액을 받았을 때의 부피를 말하고, 만일 다른 그릇에 옮길 때는 그 부피보다 작아진다. 수용 유리기구는 일반적으로 E로 표시하는데 그 보기로는 meas flask 가 있다. 또 줄용 유리기구는 용액을 받아서 다른 그릇에 옮길 때 옮겨진 액체의 부피를 말하는 데 그 보기로는 pipette, burette 및 meas cylinder 등이 있다.

▶ 부피측정기구의 공차
유리기구나 용액의 부피는 온도에 따라 변하게 된다. 이를테면 물을 담은 유리기구의 온도가 5°C에서 30°C로 높아지면 물이나 유리기구의 부피는 함께 늘어난다. 따라서 부피측정용 유리기구는 20°C, 1atm 하에서 순수한 물을 담았을 때를 기준으로 하여 국가기관의 일정 오차범위 내에서 검정을 받고 시판된다. 이 허용된 오차를 공차라고 하며, 주요 유리기구의 공차는 표 1-1과 같다.

표1-1 부피측정 유리기구의 공차 (단위 : ㎖)

meas flask		volumetric pipette		burette		meas cylinder
부  피	공  차	부  피	공  차	부  피	공  차	부피 100㎖에 대한  공차는 1㎖
1000	0.6	50	0.05	100	0.08
500	0.3	25	0.03	50	0.04
250	0.15	20	0.03	25	0.03
100	0.12	10	0.02	10	0.02
50	0.10	5	0,01	5	0.008
25	0.06	2	0.01
10	0.04	1	0.01

▶ meas flask (volumetric flask)
표집용액을 만들거나 시료를 일정 부피로 용해시킬 때 이용되는 유리기구이다.
flask의 표선과 용액의 meniscus 하단이 일치되도록 용액을 담을 때의 전량이 소정의 부피가 된다.

그림 1-1 meas fiask(a) 및 meniscus (b)

<<주>>

meniscus: 초생달꼴, 액체를 flask 에 담으면 그림 1-1 (b)와 같이 물의 차면장력과 물과 유리의 부착력 때문에 액체의 표면이  초생달 모양으로 오목하게 된다. 이것을 meniscus라고 하고, 액체의 부피 측정은 눈을 meniscus 의 밑면과 flask 의 표선이 일치되도록 담으면 flask 소정의 부피가 된다.

meas flask 는 유리기구 중에서는 값비싼 기구이므로 사용할 때에는 다음과 같은 주의가 필요한다.
① meas flask 의 유리마개는 가는 비닐끈으로 flask를 세척할 때는 마개를 손가락 사이에 끼워서 마개와 flask 가 부딪쳐 깨어지는 일이 없도록 주의해야 한다.
② 시료나 시약 등은 미리 깨끗한 beaker에 소량의 용매로 완전히 녹인 다음 flask 에 옮기고, 새로운 용매로 beaker를 씻어 flask 에 합치는 것이 좋다. 처음부터 flask에 시약을 받아 용해시키려고 하면 때로는 용해하기 어려운 것도 있어서 용해시키는 데 시간이 오래 걸리거나, 아니면 심한 용해열을 내어 유리기구를 파손시킬 우려가 있다.
③ 용매를 flask 의 표선까지 채울 때는 세척병이나 pipette으로 용매를 한 방울 한 방울씩 조심스럽게 떨어뜨리고, meniscus의 밑면이 표선을 넘어서지 않도록 주의하여야 한다.
④ 부피측정을 위한 유리기구는 어느 것이나 다 같이 세척해서 건조시킬 때는 반드시 자연 건조시켜야 한다. oven 속에서 가열 건조시키면 유리기구의 부피가 늘어나서 측정에 뜻하지 않은 error를 초래하게 된다.

▶ pipette
일정 부피의 액체를 채취하는 데 쓰는 출용 ausguss 유리기구이다. 그림 1-2와 같이 volumetric pipette(whole pipette)과 meas pipette 등이 있다. 일반으로 pipette이라 하면 volumetric pipette을 가리키고, pipette 에 표시된 부피를 채취할 때만 쓸 수 있다.
meas pipette 은 표시된 부피의 범위 내에서는 임의의 양을 채취할 수 있다. 곧 volumetric pipette 이 10㎖ 용이면 10㎖를 채취하는 데에만 쓸 수 있으나, 10㎖ meas pipette 은 최소 눈금이 0.1㎖까지 표시되어 있어서 0.6㎖이든, 4.4㎖이든 간에 임의의 부피를 채취할 수가 있다. 그러나 이것은 최대 눈금에 대한 검정을 필했을 뿐 그 중간 눈금들은 유리관의 길이를 등분하여 표시하였으므로 반드시 정확하다고만 볼 수는 없다.
 

그림 1-2 Volumetric pipette(a)과 meas pipette(b)

 

 volumetric pipette 과 meas pipette 은 사용 방법이 같은데, 다음과 같이 사용하는 것이 보통이다.
① 깨끗하고 잘 건조된 것을 사용한다. 내부에 물이 묻어 있으면 채취한 용액의 농도가 묽어지기 때문에 error를 가져온다. pipette의 갯수가 부족하여 건조하지 않은 것을 이용해야 할 경우는 pipette 외부를 깨끗한 여과지로 닦고, 채취하려는 용약을 빨아올려서 버리고, 다시 빨아올려서 버리는 일을 세 번 정도 되풀이하여 사용한다. 이와 같은 일을 공액세척이라고 한다.
② pipette의 끝은 용액을 담은 그릇 밑바닥에 닿도록 깊이 놓고 입으로 용액을 서서히 빨아올린다. 이대 그 끝을 액체 표면 가까이 얕게 하여 빨아올리면 공기가 혼인하여 용액을 빨아 마시게 되어 위험하다. 진한산이나 alkali 등을 빨아올릴 때 특히 주의하여야 한다.
③ 표준용액을 pipette으로 뽑을 때에는 먼저 beaker 에 표준용액을 쓸 만큼 받아서 pipette으로 뽑는다. pipette을 직접 시약병에 넣으면 표준용액 전체를 오염시킬지도 모르기 때문이다.
④ pipette의 표선보다 약간 높게 입으로 빨아올린 다음, 둘째손가락으로 재빨리 pipette 위쪽 끝을 막는다. 용액의 윗부분의 meniscus와 pipette 표선 및 눈의 위치가 수평이 되도록 하여 meniscus 밑변이 표선과 일치되도록 한다.
⑤ meniscus 와 표선이 일치되면 소정의 용기벽에 끝이 닿도록 하여 pipette 위쪽 끝의 손가락을 떼고 액이 서서히 흘러내리도록 한다. 약 15초 정도 그냥 두었다가 pipette 끝에 남은 액은 그림 1-3과 같이 먼저 pipette 위쪽 끝을 손가락으로 막고, 왼손으로 pipette 중앙의 불룩한 곳을 쥐면 체온으로 pipette 내부의 공기가 팽창하여 액을 밀어내게 된다. pipette 위쪽 끝에 입을 대고 입김으로 불어내는 사람도 있으나 이것은 침이 섞여들어 용액을 오염시킬 수도 있고, 또 수산화바륨(barium hydroxide, Ba(OH)₂) 용액 같은 것은 입김의 CO₂로 백색침전을 만드는 수도 있으므로 삼가는 것이 좋다.
 

그림 1-3 pipette끝에 남은 액을 밀어내는 법

▶ burette
균일한 굵기의 유리관에 일정 간격으로 눈금을 그어 놓은 출용 ausguss 기구를 말하는데, burette 끝에 유리 cock을 가진 것이 geissler type 이고, cock 대신 고무관을 끼우고 그 속에 고무관 안지름 보다 약간 큰 유리구를 끼워 액의 유출을 조절핳 수 있도록 한 mohr type , 용액을 자동적으로 보충할 수 있도록 장치한 auto burette 및 용량이 2∼3㎖ 되는 micro burette등 여러 가지가 있다.

Geissler"s burette	Mohr"s burette	micro burette	automatic burette

그림 1-4 burette의 종류

일반으로는 무색 유리관을 이용하고 있으나 과망간산칼륨(potassium permanganate, KMnO₄) 및 질산은 (silver nitrate, AgNO₃)과 같이 햇빛으로 분해되기 쉬운 용액 등은 갈색 유리관으로 만든 burette을 이용한다.

어떤 type의 burette이든 원리는 다 같은데, Geissler type를 중심으로 그 사용법을 설명하면 다음과 같다.
① cock이 유리로 되어 있어서 vaseline을 엷게 칠하여 돌리면 미끄러워서 돌리기가 쉽다.
② burette 내부가 완전히 건조한 후 사용해야 하지만, 건조되지 않은 것은 사용하려는 용액으로 세 번 정도 공액세척한 다음 이용하면 된다.
③ burette stand 에 burette을 고정시켜 두고 깔때기를 써서 용액을 가하되, 0㎖ 상부까지 채운 다음 깔때기를 떼고 사용한다.
④ cock을 돌려서 cock 하부까지 용액을 채운다.
⑤ 눈금을 0.1㎖까지 표시되어 있으나 그 1/10인 0.01㎖의 단위까지 눈어림으로 읽는다. 눈의 위치를 meniscus의 밑끝과 수평으로 하여 정확히 읽는다. 단, 과망간산 칼륨(potassium permanganate, KMnO₄) 용액은 meniscus의 위끝을 읽는다.

그림 1-5 burette

 ⑥ 그림 1-5와 같이 cock을 서서히 돌리며 적정한다. cock이 빠지지 않도록 cock을 미는 듯이 하여 적하시키는 것이 안전하다. burette 은 출용 ausguss 이므로 적정 속도가 지나치게 빠르거나 늦어지면 오차를 가져오기 쉽다. 매초 0.5㎖ 정도 곧 10㎖를 적정하는 데 약 20초 정도 걸리는 것이 이상적이다.
⑦ 적정종점이 가까워지면  한 방울씩 조심스럽게 떨어뜨린다.
⑧ 적정이 끝나면 눈금을 읽고 적정치를 구한다.
⑨ 사용 후는 충분히 세척하고 건조시킨다. cock에는 종이를 끼워서 밀착하는 것을 방지한다.


▶ meas cylinder (graduated cylinder)
meas cylinder 는 유리원통에 눈금을 한 것으로 출용 ausguss 기구이다. 그렇게 정밀한 것은 아니고 plastic 제품도 있다.

 

그림 1-6 meas cylinder

3-1 용량분석의 일반적 조작
용량분석(volumetric analysis)은 식품분석에서 실제로 가장 많이 응용되는 방법으로 일명 적정분석(titating analysis)이라고도 부른다. 미리 정확한 농도의 표준용액을(standar solution)을 조제하고, 이것을 정량하고자 하는 목적성분이 용해되어 있는 시료용액에 적하(이것을 적정이라 한다.)시켜 반응의 당량점(equivalent point), 즉 적정의 종말점(end point)에 도달하였을 때 그표준용액의 소비용량으로부터 계산에 의하여 시료중의 목적성분의 함량을 구하는 것이 용량분석법의 원리이다.

[용량분석을 적용하기 위한 세가지 구비조건]
① 시료용액중 목적성분과 표준용액이 정량적으로 반응하고 역반응 또는 부반응이 없어야 한다.
② 반응속도가 빨라야 한다.
③ 반응의 완결점, 즉 적정의 종말점을 명확히 인식할 수 있어야 한다.
이상적으로는 적당한 지시약(indicator)등을 사용하여 반응의 당량점을 정확하게 알아내고 이것을 적정의 종말점과 일치시킬 수 있으나 실제로는 대단히 어려운 일이므로 보통 당량점과 종말점을 동일하다고 보고 정량한다.

[종말점의 판단방법]
① 지시약법 : 내부 지시약 또는 외부 지시약을 사용하는 법
② 전시법(電示法) : 전위법, 전도법, 전류법
③ 반응생성물의 침전 및이온 색깔에 의한 방법

그리고 용액중에 물질을 표준용액으로 직접 적정하는 방법을 직접적정(direct titration)이라 하고, 일정 과량의 표준용액을 가하여 반응시킨 다음 남아있는 표준용액을 다른 표준용액으로 적정하는 방법을 역적정(back titration) 또는 잔여적정(residual titration)이라 한다. 용량분석에는 적정시에 일어나는 화학반응의 종류에 따라 중화적정(neutralimetry),침전적정(precipitimetry), 산화환원적정(oxidation reduction titration),요오드적정(iodimetry or iodometry), 킬레이트적정(chelatometry) 등으로 구분한다. 그러나 용량분석에 있어서 화학반응에는 차이가 있어도 행하여지는 조작은 공통적이며, 주요 조작은 다음과 같다.

▶ 시료용액의 조제 및채취
시료를 마쇄, 추출, 용해, 희석 등의 방법에 의하여 정량하고자 하는 목적성분이 녹아 있는 시료용액으로 조제한 후, 적정하기 위해 그일정량을 피펫으로 채취한다.

▶ 표준용액의 조제 및표정
적정에 사용되는 표준용액은 용량분석에 있어서 실험 전반에 대한 정확도를 결정하는 주요 요소이다. 따라서 가능한 한 정확히 조제하여 표정하지 않으면 안된다. 그러기 위해서는 표준물질로서 수산, 탄산나트륨, 염화바륨, 수산암모늄 등과 같은 안정하고 가장 순도가 높은 시약을 선택하여, 이들의 a g당량을 화학천칭으로 정확히 칭량하여 물에 용해시켜 a 노르말용액을 만든다.
또 별도로 목적의 농도에 근사적인 노르말농도로 조제한 적정용 표준용액으로 a노르말의 표준물질용액을 적정하여 표준용액의 정확한 실제 농도를 구하고, 그결과로부터 역가(factor)를 산출한다.
예를들면 약 0.1N-HCI 표준용액으로 정확한 농도의 0.1N-NaCO₃의 표준용액을 적정한 결과, HCI용액의 실제농도가 0.1001N이었다고 하면 이 HCI표준용액은 0.1N, 역가 1.001의 HCI용액이라 하며, 다음과 같이 표시한다.
0.1 N- HCI (F = 1.001)

▶ 시료용액의 적정(화학반응)
적정용 표준용액을 뷰렛에 넣고, 적정하고자 하는 시료용액을 삼각플라스크 또는 비커에 취하여 정확히 적정한다.
일반적으로 적정은 하나의 시료용액에 대해 3회 실시하고 그평균치를 적정소비량으로 한다.
또한 적정의 종말점을 구별하기 어려운 경우에는 지시약을 사용한다.
지시약은 반응에 대하여 악영향을 미치지 않고 적당한 변색범위를 가진 것을 선택하여 필요한 최소량(1∼2방울)을 첨가한다.

▶ 목적성분의 함량 계산
적정에 사용한 표준용액의 노르말농도와 적정 소비량, 희석배수 및목적성분의 화학당량으로부터 시료중의 목적성분의 함량(%)을 산출한다.