가시광선 분광기를 이용한 약산의 해리상수 결정 실험 결과보고서

소개

물리화학 실험 결과 보고서입니다

목차

1. 실험제목
2. 날짜, 시간
3. 이름, 공동실험자
4. 실험목적
5. 시약 및 기구
6. 실험방법
7. 실험 결과
8. 토의
9. 감상

본문내용

이번 실험은 UV-VIS 스펙트럼을 이해하고 분석 실험에 널리 이용되는 지시약인 티몰 블루(Thymol blue)의 산해리 상수를, 각기 다른 pH 용액인 pH9의 완충 용액과 HCl, NaOH 용액과의 혼합물의 UV-VIS 스펙트럼을 통해 분석하는 실험이다. 티몰 블루는 수용액에서 약산으로 작용하여 부분적으로 해리되어, 이 때 이온화된 성분과 이온화되지 않은 성분은 가시 광선 영역의 서로 다른 파장에서 최대 흡광도를 나타낸다. 이 지시약의 평형점을 나타내는 Ka나 pKa 값은 가시광선 영역에서 분광기를 이용하여 측정 할 수 있다. 즉, 파장 400-800nm 사이에서 온도를 일정하게 하고 묽은 HCl, 묽은 NaOH, pH가 고정된 완충용액에 일정 농도의 티몰 블루를 용해시키고 흡광도를 측정하면, 이 결과로부터 지시약의 Ka를 구할 수 있다. 티몰블루 약산의 전체 농도는 C0 = CHA + CA- 이 된다. HCl (1X10^-4M)의 산성 용액(pH=4<pKa)에서는 이온화 되지 않은 HA만 존재하므로 C0 = CHA 가 되고 NaOH (1X10^-3M)의 염기성 용액(pH=11>pKa)에서는 모두 이온화되어 짝염 를 형성하는 쪽으로 평형이 이동되므로 C0 = CA- 가 된다. pH 9.00의 완충 용액(pH=pKa)에서는 이온화되지 않은 산과 이온화된 짝염이 같은 농도로 존재하는데 이 두 성분은 가시광선 영역에서 현격히 다른 흡수 스펙트럼을 갖기 때문에, 이 성질을 이용하여 티몰블루의 해리상수 Ka와 pKa를 쉽게 구할 수 있다. HCl(산성 용액)에서 주로 존재하는 HA는 푸른색 파장 영역( = 438.0445nm⇒ 최대흡수파장)에서 빛을 흡수하여 노란색을 나타내고, 반대로 짝 염 는 NaOH(염기성 용액)에 주로 존재하며 노란색 파장 영역( = 596.1512nm ⇒ 최대흡수파장)에서 최대 흡수 파장을 나타내어 그 보색의 색깔인 푸른색을 띤다. 그리고 완충용액에서는 HA와 A-가 섞인 색이 관찰된다. 데이터처리에서는 일반적으로 측정되는 흡광도 영역인 와 로 잡아서 계산을 하였다. 470nm와 640nm에서의 각각의 흡광도를 이용하여 pKa를 구하고, 평균값을 내면 pKa = 9.08655 로, 20℃(293K)에서의 티몰 블루의 pKa = 9.00 와 비교하여 0.96%의 오차율을 보인다. 이와 같은 오차의 원인으로는 각 용액

참고자료

· 없음