16-3과망간산칼륨 용량법으로 식품 중의 칼슘을 정량한다. 시험용액 속… | 2016년 식품안전기사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

0.02 N 과망간산칼륨용액 1 mL 에 상당하는 칼슘의 양(mg)

$\dfrac{40.08}{2} \times 0.02 = 0.4008\ \mathrm{mg}$

[해설]

이 시험은 칼슘을 직접 적정하는 것이 아니라, 칼슘을 수산칼슘($\mathrm{CaC_2O_4}$)으로 침전시킨 다음 그 침전에 들어 있던 수산이온을 대신 적정하는 간접법이다. 침전 단계에서 $\mathrm{Ca^{2+}} : \mathrm{C_2O_4^{2-}} = 1 : 1$ 이므로, 적정으로 구한 수산의 양이 곧 칼슘의 양이 된다.

① 당량으로 푸는 방법 — 칼슘은 2가 이온이므로 1 g 당량은 $\dfrac{40.08}{2} = 20.04\ \mathrm{g}$, 즉 $20.04\ \mathrm{mg/meq}$ 이다. 0.02 N 용액 1 mL 에 들어 있는 당량수는 0.02 meq 이므로

$20.04\ \mathrm{mg/meq} \times 0.02\ \mathrm{meq} = \mathbf{0.4008\ \mathrm{mg}}$

② 몰비로 확인하는 방법 — 과망간산이온은 산성에서 5전자를 받아 환원되므로 0.02 N 은 $\dfrac{0.02}{5} = 0.004\ \mathrm{M}$ 이다. 1 mL 에 든 $\mathrm{KMnO_4}$ 는 $4 \times 10^{-6}\ \mathrm{mol}$ 이고, 반응식의 계수비 $5 : 2$ 에서 수산은 $4 \times 10^{-6} \times \dfrac{5}{2} = 1 \times 10^{-5}\ \mathrm{mol}$, 칼슘도 같은 몰수이므로

$1 \times 10^{-5}\ \mathrm{mol} \times 40.08\ \mathrm{g/mol} = 4.008 \times 10^{-4}\ \mathrm{g} = \mathbf{0.4008\ \mathrm{mg}}$

두 방법의 결과가 같다. 그래서 0.4008 은 적정에 쓰인 표준액 1 mL 가 대응하는 칼슘의 무게(mg), 곧 역가 환산계수다. 실제 소비량을 역가로 보정한 $(b - a) \times F$ 에 이 값을 곱하면 검액 속 칼슘의 mg 수가 나오고, 여기에 희석배수 $V$ 를 곱한 뒤 채취량 $S$ 로 나누고 100을 곱해 백분율 함량으로 환산한다.

공시험값 $a$ 를 빼는 것은 시약과 기구에서 오는 바탕값을 지우기 위한 것으로, 이 항이 빠지면 칼슘 함량이 실제보다 높게 나온다. 일부 교재에는 표준액을 0.002 M, 계수를 0.2004 로 적고 공시험 보정항까지 빠뜨린 판본이 있는데, 0.02 N 을 몰농도로 고치면 0.004 M 이므로 0.002 M 은 여기서 한 번 더 2로 나눈 값이다. 계수를 절반으로 맞춰 식 자체는 아귀가 맞지만 「식품의 기준 및 규격」의 시험법과 어긋나므로, 0.02 N · 0.4008 로 보는 것이 옳다.