학과수석/학점 4.5/보고서 만점- 평형상수의 분광학적 결정_예비 및 결과 실험보고서

소개글

학과 수석, 1년간 전과목 A+, 보고서 만점, 실험강좌 수석인 작성자의 보고서입니다.

Iron(3) nitrate와 potassium thiocyanate의 반응을 통해 평형상수를 구하는 실험입니다.

목차

1. 예비 보고서
Ⅰ. 실험 목적
Ⅱ. 이론 및 원리
Ⅲ. 실험 기구 및 시약
Ⅳ. 실험 방법
Ⅴ. 주의사항

2. 평형 상수의 분광학적 결정 결과 보고서
Ⅰ. 실험 결과
Ⅱ. 고찰

본문내용

Ⅰ. 실험 목적

분광학적 분석방법을 이용하여 착이온의 농도를 알아내어 착이온 생성 반응의 평형상수를 결정한다.

Ⅱ. 이론 및 원리

화학반응이 진행될 때, 반응은 정반응으로 완전하게 진행되기 보다는 반응물과 생성물의 농도가 시간에 따른 변화가 없는 중간 상태에 이르게 된다. 이러한 상태를 화학 평형 (Chemical equilibrium) 이라고 한다. 반응 혼합물이 특정 온도에서 평형에 이르게 되면 반응은 반응물과 생성물의 농도로 표현된 화학 평형 법칙에 따르게 되고 이러한 상태를 평형상수 (KC)로 표현할 수 있다.
일정한 온도에서 다음과 같은 가역반응이 평형 상태에 있다면, 정반응의 속도와 역반응의 속도가 같고,
aA + bB ⇌ cC + dD
평형계에 공존하는 반응 물질과 생성 물질의 평형 농도는 각각 일정하므로 다음과 같은 관계식이 성립한다.
착이온이란 착화합물의 이온이라는 뜻이고 착화합물이란 오비탈이 많은 중심 금속 이온에 리간드의 고립전자쌍이 배위 결합을 이루고 있는 화합물을 뜻한다. 중심 금속은 대부분 전이 금속이며 리간드란 중심금속이온에 직접 결합된 분자나 이온을 뜻한다.
Fe3+ 이온과 SCN- 이온을 포함한 용액을 혼합시켜 반응시켰을 때 반응은 진홍색의 FeSCN2+의 착화합물 이온을 다소 형성시킨다. 그리고 이 반응이 평형을 이루었을 때 Fe3+ 와 SCN-의 몰수는 초기 혼합한 양보다 더 감소할 것이며 평형상수 Kc는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Kc=([FeSCN" " ])/([Fe ][SCN" " ])
위에서 Kc는 온도에 따른 상수이면 [ ]는 몰농도를 나타낸다. 주어진 온도에서 KC는 일정한 값을 가지므로 초기의 Fe3+와 SCN-의 양을 변화시키면 FeSCN2+ 생성물의 농도가 변하게 된다. 따라서 각기 다른 혼합비로 섞은 반응계가 평형에 도달하였을 때의 평형상수 KC 값을 구하고 그 값을 비교하여 일치여부를 증명한다.

참고 자료

M.W.Lister and D. E. Rivington, Canadian Journal of Chemistry, 1955, p1572-1590
A project of the American Chemistry Society, “일반화학”, 교보 문고, 2006, p675-721