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습식화학
습식화학(濕式化學, Wet Chemistry)은 고전적인 방법을 사용하여 물질을 분석하는 분석 화학의 한 형태로, 주로 액체 상태에서 이루어진다. 습식화학은 일반적으로 실험실 벤치에서 수행되는 테스트가 많아 "벤치 화학"이라고도 알려져 있다. 대부분의 분석 작업이 액체 상에서 진행되기 때문에 이러한 용어가 사용된다.
개요
습식화학은 화학적 분석과 실험을 액체 상태에서 수행하는 화학의 한 분야로, 전통적이고 고전적인 분석 방법을 통해 물질의 성분, 특성, 농도를 결정한다. 습식화학은 다양한 용매를 사용하여 화합물의 화학 반응을 관찰하고, 이를 통해 정성 분석과 정량 분석을 수행한니다. 실험실에서 액체 시약과 용액을 다루는 특성상 적정법, 침전법, 추출법 등 다양한 분석 기법이 포함된다. 현대 화학 분석 기법이 발전하면서도 여전히 습식화학은 정확한 화학적 분석에 널리 사용된다.
주요 재료
습식화학은 보통 비커, 눈금 실린더와 같은 실험실 유리 기구를 사용하여 물질이 오염되거나 원하지 않는 소스에 방해받지 않도록 한다. 또한, 휘발유, 분젠 버너, 크루시블(세라믹 또는 금속 재료를 고온에서 가열하는 데 사용되는 용기) 등을 사용하여 물질을 증발시키거나 건조 형태로 분리할 수 있다. 습식화학은 대부분 자동으로 물질을 스캔하는 고급 기기를 사용하지 않지만, 물질의 변화를 측정하기 위해 간단한 기기인 저울을 사용할 수 있다. 많은 고등학교 및 대학 실험실에서 학생들에게 기본적인 습식화학 방법을 가르친다.
역사
이론화학 및 계산화학이 발전하기 전, 습식화학은 화학 분야에서 주된 발견 방식이었다. 그래서 때때로 고전 화학 또는 클래식 화학이라고 불리기도 한다. 과학자들은 습식화학의 정확성을 높이기 위해 기술을 지속적으로 개발했다. 이후 연구가 불가능한 영역을 탐구하기 위해 다양한 기기가 개발되었다. 이러한 발전은 기기 분석(instrumental analysis)이라는 별도의 분석 화학 분야로 발전하게 되었다. 오늘날에는 많은 습식화학 방법이 품질 관리 요구 사항을 충족하기 위해 자동화 및 컴퓨터화되었다. 수동으로 습식화학을 수행하는 것은 주로 학교에서 이루어진다.
방법
- 정성적 방법
정성적 방법은 정량화할 수 없는 정보의 변화를 사용하여 변화를 감지한다. 이에는 색상, 냄새, 질감의 변화 등이 포함될 수 있다.
- 화학 테스트: 화학 테스트는 시약을 사용하여 알 수 없는 용액 내에서 특정 화학 물질의 존재를 확인하는 방법이다. 이 시약은 반응하는 화학 물질에 따라 독특한 반응을 일으켜 용액에 어떤 화학 물질이 포함되어 있는지를 알려준다. 예를 들어, 헬러 테스트는 단백질이 포함된 시험관에 강산을 첨가하면 구름 같은 고리로 변하여 단백질이 존재함을 나타낸다.
- 화염 테스트: 화염 테스트는 금속 이온에만 사용되는 화학 테스트의 한 형태로, 금속 분말이 연소하면서 방출되는 색상을 관찰하여 어떤 금속이 사용되었는지를 확인한다. 예를 들어, 칼슘(Ca)은 주황색으로, 구리(Cu)는 파란색으로 연소된다. 이러한 색상 방출은 불꽃놀이에서 밝은 색상을 만드는 데 사용된다.
- 정량적 방법
정량적 방법은 측정할 수 있는 정보를 사용하여 변화를 나타낸다. 이는 부피, 농도, 무게의 변화를 포함할 수 있다.
- 중량 분석법(Gravimetric Analysis): 중량 분석법은 침전물로 형성되거나 액체에 용해된 고체의 무게 또는 농도를 측정하는 방법이다. 반응이 이루어지기 전 액체의 질량을 기록하고, 침전물이 형성될 때까지 시약을 추가한다. 침전물을 건조하고 무게를 측정하여 액체 내 화학 물질의 농도를 결정한다. 용해된 물질의 경우 액체를 필터링하거나 끓여서 고체를 제거한 후 건조시켜 농도를 측정할 수 있다.
- 부피 분석법(Volumetric Analysis): 부피 분석법 또는 적정법은 화학 물질의 양을 결정하기 위해 부피 측정을 사용하는 방법이다. 알려진 부피와 농도의 시약을 불확실한 물질의 용액에 첨가하여 반응이 일어나는 데 필요한 시약의 양을 측정ㅏㄴ다. 만약 눈에 보이는 변화가 없을 경우, pH 지시약과 같은 지시약을 추가하여 변화를 관찰한다. 색 변화가 발생하는 정확한 지점을 종말점(endpoint)이라고 하며, 색 변화가 갑작스럽게 발생할 수 있으므로 모든 측정에 대해 매우 정확해야 한다.
- 색도법(Colorimetry)
색도법은 정성적 및 정량적 속성을 모두 가진 독특한 방법이다. 정성적 분석은 색상 변화 기록을 통해 변화를 감지하고, 정량적 측면은 색상의 파장을 측정할 수 있는 장비를 통해 이루어진니다. 파장의 변화는 정밀하게 측정될 수 있으며 혼합물이나 용액의 변화를 나타낸다.
용도
습식화학 기술은 색 변화(색도법)와 같은 정성적 화학 측정에 사용될 수 있지만, 일반적으로 중량 및 부피 분석법과 같은 정량적 화학 측정에 더 많이 사용된다. 습식화학의 주요 용도는 다음과 같다:
습식화학은 환경화학에서도 사용되어 환경의 현재 상태를 측정하는 데 활용된다. 주로 다음을 테스트하는 데 사용된다:
- 생화학적 산소 요구량 (BOD)
- 화학적 산소 요구량 (COD)
- 유류화
- 코팅 식별
또한, 수원에서 암모니아 질소, 염화물, 크롬, 시안화물, 용해산소, 불소, 질소, 질산염, 페놀, 인산염, 인, 실리카, 황산염, 황화물 등의 화학 물질을 포함한 원소 분석을 포함할 수 있다.
참고자료
- "Wet chemistry", Wikipedia
같이 보기
