물리화학실험-평형상수의 결정

소개

가시광선 분광기를 이용하여 약산성을 띠는 지시약(메틸오렌지)의 해리상수를 측정한다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 장치 및 시약
4. 실험 방법
5. 결과
6. 고찰
7. 결론
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
가시광선 분광기를 이용하여 약산성을 띠는 지시약(메틸오렌지)의 해리상수를 측정한다.

2. 실험 이론
산-염기 적정 실험에서 중요한 것은 지시약을 선택하는 일이다. 산은 용액 속의 하이드로늄 이온을 증가시킬 수 있는 물질종이고, 염기는 용액속의 하이드로늄 이온을 감소시킬 수 있는 물질종이기 때문에 지시약의 평형상태는 산 용액과 염기 용액에서 분명히 달라진다(르샤틀리에의 원리). 하이드로늄 이온을 로 나타낸다면 산 용액에 지시약을 넣었을 때 용액 속에 들어있는 의 양은 산으로부터 생성된 +, 지시약으로부터 생성된 가 된다. 만일 산과 지시약을 포함하는 용액에 염기 용액을 조금씩 첨가한다면 용액속의 는 감소하기 시작할 것이고, 어느 순간에는 산으로부터 생성된 이 완전히 소멸되어 용액 속에는 지시약으로부터 생성된 만 존재할 수가 있을 텐데, 이 때 산 용액은 중화되었다고 말한다. 지시약은 중화되는 순간을 알려주는 물질종이다.

<중 략>

이렇게 만든 24개의 시료들을 앞서 결정지은 최적파장 530nm에서 흡광도를 각각 측정하였다. 시료들을 측정한 값을 살펴보면(결과-표2) 각각의 시료가 메틸오렌지의 양에 상관없이 시료(완충용액)의 pH가 높아질수록 흡광도 값이 감소하는 경향을 나타내는 것을 볼 수 있다. 최대흡광도를 보이는 530nm에서는 시료용액이 붉은색을 띠면서 초록색을 최대로 흡수하는데, pH값이 커질수록 메틸오렌지 지시약은 노란색을 띤다. 따라서 pH값이 커질수록 최적파장에서의 흡수 가능한 빛의 양이 감소하므로 흡광도가 감소하게 되는 것이다. 또한 넣어준 메틸오렌지 지시약 부피에 따른 흡광도를 보면 완충용액에서 메틸오렌지 지시약 부피가 증가함에 따라 흡광도 또한 커지는 경향성을 보이는 것을 알 수 있다. 메틸오렌지는 pKa가 3.47인 약산성의 지시약으로 그 양이 증가할수록 산성을 띠므로 pH가 감소하게 되고 그만큼 H+가 증가하게 되며, 이에 따라 resonance를 형성하는 메틸오렌지의 구조가 많아지고 붉은색을 띠게 되므로 530nm에서 흡수할 수 있는 빛의 양이 증가하게 되어 흡광도가 증가하는 것이다.

참고자료

· 바이오의 광학 / 범희승, 이종일 저 / 전남대학교 출판부 / 2008.01.20. / p.75-77
· 물리화학실험 / 대한화학회 저 / 청문각 / 2011.02.25. / p.69-76
· 물리화학실험 / 김정림 저 / 자유아카데미 / 1999 / p. 435-439
· 환경공학개론 지구환경과학 / 이병학, 현인환, 윤용수, 독고석, 이병찬 외 / 동화기술 / 2007 / p.88-89
· 다시 쓴 유기화학실험 / 김홍범 저 / 자유아카데미 / 2011.08.31 / p.234