[답변]
AA. 우선 분석에 이용되는 Chemistry를 먼저 확실히 해야 될 것 같습니다.
예측키로는 시료중에 Mercaptan,H2S, S가 들어있고 이들을 전위차분석을 하려 할때 H2S를 분석하려는데 Mercaptan만 있을경우 혹은 H2S만 들어있을 경우에는 단 한번의 Titration으로 끝나지만 분석하기 전에는 미리 알 수 없으며,
이들 성분이 모두 섞여 있으면 서로 구별을 할 필요가 있으므로
(a) H2S를 먼저 적정해서 그 함량을 알아두고
(b) S는 (농도를 알고있는 표준Mercaptan을 이용해서)모두 H2S로 전환하여 증가된 H2S량을 알아내고
(c) Mercaptan은 전체를 정량한 뒤 원래의 시료에 들어있는 량을 계산하기위해 투입한 표준Mercaptan량을 빼주는 방법
을 사용하는 것 같습니다.
BB. 분석을 하기전 시료중에 무었이 들어있는지 모를 경우 일단 시료 그대로 전위차 분석하여
(1) Mercaptan 변곡점만 나타나는 경우 --->Mercaptan만 함유(H2S, S는 없음)
(2) H2S 변곡점만 나타는 경우------------>H2S만 있거나 H2S/S
(3) 두개의 변곡점이 있는 경우----------->Mercaptan/H2S 또는 +S
(4) 변곡점없이 나타나는 경우------------>S만 함유
위의 네가지 경우를 설명한 것 같습니다.
CC. 위의 BB.의 (1~4)의 경우에서
(1)의 경우는 Mercaptan만 분석하면되므로 간단하고
(4)의 경우에는 성분은 간단하나 전위차 적정이 아예 안되니까 모두 S를 표준Mercaptan용액을 넣어 H2S로 모두 전환하여 생성된 H2S와 과잉의 Mercaptan을 분석해야하고
(2)와 (3)의 경우에는 복잡하므로 DD.와 EE의 경우로 나누어서 설명해 봅시다.
DD. 위 BB에서 (2)의 H2S의 변곡점만 있는 경우에는
우선 첫번 분석에서 시료에 들어있는 H2S를 알아내고 추가로 S를 분석하기 위해서 농도를 알고있는 표준Mercaptan을 추가로 넣어 모두 S로 전환해주고 생성된 H2S와 남은 과량의 표준 Mercaptan을 알아낼 필요가 있다
이때 넣어준 표준Mercaptan이 부족한 경우에는 (3)의 상황이 일어나기 때문에 시행착오가 필요할 수도있음.
EE. 위 BB에서 (3)의 경우에는 가장 복잡한 경우이지만
(a) 첫번 적정에서 시료중의 H2S와 Mercaptan의 량을 알아두고
(b) S의 량을 알아내기 위해 여기에 농도를 알고있는 표준Mercaptan을 (모든 S를 반을시킬 수 있도록) 과잉으로 투입한 다음 적정하는 것입니다.
>> 1) Mercaptan 변곡점만 있는 경우
>> 만일 initial potential reading 이 -150 mV 이고 Single End-Point 가
>> + 50 mV에서 발생했다면 시료는 Elemental sulfur와 H2S는 존재하지 않고
>> Mercaptan을 포함한다.
>> 이때는 더 이상의 Titration 이 필요 없다.
이경우는 BB(1)의 경우
>> 2) 불명확한 변곡점을 갖는 경우
>> 만일 Titration Curve가 Negative Initial Cell Potential을 갖고 뚜렷한
>> End-Point 가 나타나지 않으면 시료는 H2S와 Mercaptan 이 없이 Elemental
>> Sulfur를 포함한다.
>> 이 경우에는 다음과 같다.
이 때는 BB(4)의 경우임.
>> ㉠ Titration Solvent 일정량이 포함된 적당한 비이커에 Initial Titration에서
>> 취해진 것과 같은 양의 시료를 넣고 존재하는 Elemental Sulfur와 반응하는데
>> 요구되는 양보다 많이 Mercaptan 표준용액을 넣는다.
>> 이 용액을 Titration한다.
이는 CC(4)의 방법을 사용하는 것이고,
>> ㉡ Mercaptan 첨가 후에 Titration 이 두 개의 명확한 End-Point가 나타나고
>> Initial Cell Potential이 약 -550 mV 이면 Elemental Sulfur함량을 계산한다.
>> 그러나 Titration Curve 가 [첨부 1]의 (C) 처럼 나타나면 Mercaptan End
>> Point를 얻기 위해서 Titration Mixture에 Mercaptan 표준용액 과량을
>> 넣는다.
>> 만일 과량의 Mercaptan 첨가가 약 -150 mV 의 Initial Cell Potential을 갖는
>> Titration Curve를 얻으면 Elemental Sulfur가 없는 것으로 간주한다.
이는..모든 S가 반응하여 잔류S가 없음을 확인하는 방법임.
>> 3) 두개의 변곡점을 갖는 경우
>> 만일 Initial Sample Titration 의 Titration Curve가 [첨부 1]의 (B)에서
>> 처럼 두개의 End-Point를 가지면 시료는 Elemental Sulfur나 H2S 혹은 둘 다
>> 포함한다.
>>
>> 이것은 Elemental Sulfur와 반응에 요구되는 과잉의 Mercaptan의 양이 존재
>> 한다.
이 곳의 마지막 문장은 "존재한다" 가 아니라 "필요하다"가 맞을 것으로 보임.
>> 이런 경우에 Initial Titration과 같은 양의 시료로부터 H2S를 제거하고
이부분이 답변자도 의문스러운 부분이지만 필자의 판단으로는 H2S는 초기 분석에 의해서 그 함량을 알아냈다고 해석함.
(H2S를 만일 다른 방법으로 제거한다면
H2S + ?? --> H2O + S 의 반응이 필요할 것이며 이렇게 되면 여기서 생성되는 S를 또 분석해야 하기 때문에 조금 더 복잡해 질것이라는 생각으로)
>> Titration 한다.
>> Mercaptan, H2S 의 함량을 계산한다.
이부분이 모든 함량을 알아내야 하는 부분이며 초기분석에서 H2S 와 Mercaptan 함량을 알아낸 다음,
S를 표준Mercaptan으로 완전히 반응시키고 남을 표준Mercaptan의 량과 반응하고 남는 표준Mercaptan, 그리고 S와의 반응에의해 생성된 H2S의 량을 알아내는 부분입니다.
(H2S 정량분석점, 즉 변곡점에서는 전체의 H2S량으로부터 초기시료에 들어있던 H2S량을 빼줌으로써 생성된 H2S를 계산한 것이며, 이 량은 곧 S의 량으로 환산할 수 있습니다.)
>> 4) 황화수소(Hydrogen Sulfide) 변곡점만 있는 경우
>> Initial Sample Titration의 Titration Curve가 약 -550 mV의 Initial Cell
>> Potential을 갖고 약 -100 mV에서 Single End-Point를 가지면 시료는 H2S와
>> Mercaptan이 없을 때 H2S 또는 Elemental Sulfur 혹은 Elemental Sulfur와
>> 반응 후에 과잉의 Mercaptan이 없을 때 Elemental Sulfur를 포함한다.
>> 이런 경우에 시료 양 만큼 과잉의 Mercaptan 을 넣고 용액을 Titration 한다.
>>
이는 BB(2)의 경우로 진짜로(?) H2S 만 있다거나 H2S와 S가 혼합된 경우이며 DD의 방법을 사용하는 것임.
만일 S가 들어있을 경우 반응하지 않고 남는 S가 있다면 정확한 분석이 될 수가 없기 때문에 충분한 량의 표준Mercaptan을 넣어달라는 주문임.
분석 전문가가 아닌 답변이었으므로 새겨(?)듣기 바랍니다.
답변하기 전부터 의문이 있었는데 마지막으로 아래 세가지를 질문하면서
키보드를 놓습니다.
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Q1. Titrant는 어떤 물질입니까?
Q2. Mercaptan을 S와 반응시킨다고 하는데 상온에서도 반응이 잘 일어나는 것입니까? 그리고 그 반응식은 어떻게 됩니까?
Q3. 실제로 분석중에 H2S를 제거하는 방법을 사용하며 그 반응은 H2S+??->S+H2O 의 반응을 이용합니까?
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위 Q1~3를 알지 못한 상태로 답변하는 바람에 혹시 잘 못 답변할 수도 있으므로 이를 확인하기 위해서라도 꼭 답변해주기 바랍니다.
