[일반화학실험] 약산의 평형상수

소개

지시약, BPB (BROMOPHENOL BLUE)의 평형상수와 변색범위를 pH의 변화에 따른 BPB의 흡광도 측정을 통해 알아보는 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 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. BPB (BROMOPHENOL BLUE)의 평형상수와 변색범위를 pH의 변화에 따른 BPB의 흡광도 측정을 통해 알아본다.
산-염기 적정에서는 사용하는 산과 염기의 세기에 따라 당량점에서의 pH가 다르기 때문에 실험에 맞는 지시약을 선택하는 것이 매우 중요하다. 그래서 지시약은 그 변색범위를 정확하게 아는 것이 중요한 것이다. 약산인 BPB는 수용액에서 이온화하여 평형상태를 이루게 되는데 흡광도의 측정을 통해 가 변화에 따른 평형의 이동을 알 수 있다. 그리고 측정한 흡광도를 이용하면 평형상수와 변색범위를 계산해 낼 수 있다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 요약
적정(titration)은 분석화학에서 매우 중요한 실험방법이다. 적정은 농도를 알고 있는 물질 A의 용액을 농도를 모르는 물질 B의 용액에 가해 정량적으로 반응이 일어나게 한 후, 반응이 완결될 때까지 들어간 물질 A의 농도(양)를 계산하여 물질 B의 농도(양)을 알아내는 일이다. 반응이 완결되는 종말점은 반응 혼합물의 물리적 성질의 변화에 의해서 알 수 있는데 그 중 하나가 바로 지시약에 의한 색의 변화이다.
즉, 어떤 물질의 pH를 알고자 할 때 사용되는 지시약은 대게 약한 산성물질로 HA ↔ + 의 구조를 지닌다. 지시약도 이온화하는 물질이기 때문에 평형상수가 존재하고, 르 샤틀리에의 원리의 적용을 받는다. 지시약은 르 샤틀리에의 원리에 의해 pH에 따라 지시약의 HA와 의 농도가 달라지는데, 이 달라진 농도 때문에 지시약이 나타내는 색이 달라져, 실험자로 하여금 적절한 pH를 육안으로 알 수 있게 해주는 물질이다. 본 실험에서는 지시약의 한종류인 BPB를 이용하여 지시약의 원리를 알아본다. 분광광도계를 사용하여 지시약의 파장, pH, 농도에 따른 흡광도의 변화를 관찰하고, 베르(Beer)의 법칙을 통해 지시약의 몰흡수계수(ε)를 알아본다. 또, 베르의 법칙을 응용하여 지시약의 몰농도를 구해 지시약의 평형상수를 확인한다.

참고자료

· 대한화학회, 표준 일반화학실험 제 6개정판, 천문각, 2005년, p.161～167
· Masterton & Hurley Chemistry Principal and Reactions 5th Ed.
· Oxtoby & Gills & Nachtrieb, Principles of Modern Chemisry, 5/ed., 자유아카데미,2002, p196.