[A+]가시광선 분광기를 이용한 약산의 해리상수의 결정

소개

무기화학이나 분석화학시간에 배우는 핸더스-핫셀바흐 방정식과 너른스트 방정식을 이용하여 흡광도를 분석하는 방법에 대한 리포트입니다.
얼핏보면 그냥 평범한 실험 보고서처럼 보이지만, 사실 논문형식으로 작성된 정식 자료입니다.
티몰블루를 이용하여 각 pH농도에 따라 각기 다른 조건에서의 분광학적 특징을 이용하여 pH를 계산하는 방법에 대하여 아주 자세히 설명되어 있어서,
이제 막 가시광선 분석법을 배우는 학생들에게 유용한 자료가 되리라고 믿습니다.
리포트의 구조와 자료 등이 충분히 신뢰할 수 있는 수준이며, 결과에 대한 논의 또한 잘 되어 있습니다.

목차

1. 서 론

2. 실 험
1) 시약 및 실험 도구.
2) 실험 방법
3) 흡광도 분석

3. 결과 및 토론

본문내용

요약 : 분광 광도법(Spectrophotometry) 중 가시광선 분광법은 380nm 780nm 의 파장 범위에서 분자가 흡수하거나 방출하는 빛의 파장을 조사하여 분자가 가지고 있는 에너지 준위, 특히 전자의 에너지 준위간의 전이를 일으키는 영역의 에너지를 특정하는 분광법이다. Beer-Lambert 의 법칙에 의하면 특정 시료의 흡광도(absorbance, A)는 흡광도비례상수, 화학종의 농도, 빛이 통과하는 길이에 비례한다. 약산성을 띄는 지시약인 티몰블루(Thymol blue)는 수용액의 pH에 따라 그 구조가 달라지는데 각 상태에 대한 가시광선 스펙트럼의 흡광도를 측정하면 특정 화학종들에 대한 흡광도비례상수를 구할 수 있으며 이를 pKa의 정의를 통해 화학종의 농도를 구해 해리상수를 결정할 수 있다.

<중 략>

앞서 흡광도 분석에서 제시한 방법을 통해서 <첨부자료 1>과 같이 흡광도를 분석하여 pKa를 구했다. 분석한 데이터를 살펴보면 각 영역별로 pKa값은 조금씩 상이하게 나오며 평균 8.70의 값을 보였다. buffer에서는 pH=pKa이어야 하므로 reference data는 9.00 이다. 약 3.3% 오차율로 비교적 준수한 값을 얻었다고 할 수 있다. 오차의 원인으로는 먼저 Thymol blue 자체가 물에 대해 용해성이 낮아 일부 시료가 녹지 않은 것이 보였다. 이에 C0가 달라지므로 1차적으로 오차의 원인이 될 수 있다. 또한 온도조건이 reference 온도인 20도보다 낮았기 때문에 이 또한 영향을 줄 수 있다. 실험의 근본적인 문제로는 Beer’s law가 단색광을 이용할 때 성립하는 법칙이기 때문에 파장에 따라 흡광계수가 달라지고 그에 따라 농도값들이 다르게 계산되기 때문에 발생한다. 대부분의 분광기의 경우 좁은 범위의 다색광을 통해 흡광도를 측정하기 때문에 그 차이가 날 수 있다.

참고자료

· 강태종 외 21명, 물리화학실험(대한화학회), 2011, 청문각, pp69-76
· 김강진, 최신분석화학, 2004, 자유아카데미, pp396-397
· Daniel C. Harris, Quantative chemical analysis, 2012, W.H.Freeman company, pp240-242