[물리화학실험]가시광선 분광기를 이용한 약산의 해리상수 결정

소개글

가시광선 분광기를 이용하여 약산성을 띠는 지시약의 해리상수를(NaOH, HCl, 완충용액) 측정한 실험레포트입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 자료
9. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 가시광선 분광기를 이용하여 약산성을 띠는 지시약의 해리상수를 측정한다.
1.2. 본 실험을 통해서 몰농도에 대한 기초, 해리상수 및 해리도에 대한 이론, 흡광도와 해리상수와의 관계 및 이론, 가시광선 분광기의 기본 원리 및 사용법을 익힐 수 있다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 요약
지시약으로 쓰이는 티몰블루(thymol blue)는 수용액에서 약산으로 작용하여 부분적으로 해리하는데,이때 이온화된 성분과 이온화되지 않는 성분은 가시광선 영역의 서로 다른 파장에서 최대 흡광도를 나타낸다. 이 지시약의 평형점을 나타내는 나 p값은 가시광선 영역에서 분광기를 이용하여 측정할 수 있다. 즉, 파장 400~700㎚ 사이에서 온도를 일정하게 하고 묽은 HCl, 묽은 NaOH, pH가 고정된 완충 용액에 일정 농도의 티몰블루를 용해시키고 흡광도를 측정하면 이 결과로부터 지시약의 해리상수 를 계산할 수 있다.

<중 략>

특히 200~400㎜의 파장을 갖는 빛을 근자외선이라고 한다. 근자외선이나 가시광선은 모두 분자의 전자 에너지 준위간의 전이를 일으킬 수 있다. 가시광선 분광법과 근자외선 분광법은 동일한 실험 장치를 사용해서 스펙트럼을 얻게 되므로 자외선-가시광선(UV-VIS) 분광법이라고 한다. 약간의 차이가 있다면 가시광선은 자외선보다 에너지가 작아서 특정한 분자들의 전자 전이만을 일으킨다. 특정한 분자들이란 전자 분포가 상당히 느슨한 분자들을 말한다. 이러한 특정 분자들이 가시광선의 한 파장을 흡수하게 되어 색깔을 띠게 되는 것이다.
나. UV-VIS spectroscopy의 원리
외부에서 적당한 파장의 빛(이 경우 자외선 또는 가시광선 영역)을 분자에 쬐어주면 일정한 전자파 에너지를 흡수하여 들뜬 상태의 높은 에너지 상태로 변하는데 이것을 “분자전이"라고, 이러한 상호작용 시 반사, 산란, 흡수, 형광/인광, 광화학적 반응이 일어나는데, 이 중 흡수 과정만 측정한 UV-VIS 스펙트럼을 이용한 것이 UV-VIS spectroscopy이다. (흡수: 복사 에너지가 물질에 의해 흡수되어 물질과 에너지 사이에 작용이 일어나는 것.)

참고 자료

물리화학실험 개정판, 대한화학회
물리화학, Gorden M. Barrow, 자유 아카데미, 1993
물리화학실험, 이익춘 외, 탐구당, 1999년 출간,『가시광선 분광기를 이용한 약산의 해리상수 결정』
화공기초실험 1st. ed. 울산대학교 생명화학공학부. 울산. 2010. p.58～63