산-염기 지시약의 산해리상수의 결정

소개글

산-염기 지시약의 산해리상수의 결정

Spectrophotometer를 이용하여 용액중의 색을 가지는 물질의 미량농도를 정량적으로 측정하고 여러 조건의 pH 조건하에서 pKa 값을 구한다.

목차

1.Date
2.Title
3.Purpose
4.Principle
5.Materials
6.Methods
6.Results

본문내용

※ 지시약 HM의 산해리상수 Ka 구하는 방법
이번 실험에서는 methyl orange의 Ka를 결정하기 위하여 여러 pH의 용액에서 흡광도를 측정하여 산성형-염기성형의 농도비를 구하는 것이다.
HM ⇌ H+ + M- -- (1) Ka = -- (2)
지시약 HM의 해리 반응에 대한 평형상수(equilibrium constant) 즉 지시약의 산해리상수
(acid dissociation constant) Ka는 위와 같이 주어진다.
위식의 양변에 log를 취하여 정리하면 아래의 식 Henderson-Hasselbalch 식을 얻는다.
pKa = pH - log (pH = -log Ka ,pH = -log[H+]이다.) -- (3)
지시약의 총농도가 CT인 용액을 아주 강한 산성으로 만들면 지시약은 전부 산성형 HM으로 존재할 것이고, 특정 파장에서 용액의 흡광도는
AHM = aHMbCT -- (4)
로 주어진다. 다시 이용액을 아주 강한 염기성으로 만들면 지시약은 모두 염기성형 M-로 바뀔 것이고, 같은 파장에서 용액의 흡광도는
AHM = aM-bCT -- (5)
로 주어지다. 중간의 pH에서 용액은 HM과 M-를 모두 포함하고 있고, 용액의 흡광도는
A = aHMbCT + aM-bCT -- (6) 이고 CHM + CM- = CT -- (7) 이다.

따라서 지시약의 총농도 CT가 일정하다면, 위식으로부터 농도비는
= = 로 주어진다. -- (8)
따라서 식 (3)은 다음과 같이 쓸 수 있다.
pKa = pH + log() -- (9) or log() = pKa - pH -- (10)
식 (10)에 의하면 log() = 0에서, 즉 = 1 일 때 pKa = pH 이다.
따라서 지시약의 pKa는 log() vs pH의 그래프를 그렸을 때 x절편으로부터
구할 수 있다. (그래프는 기울기 -1의 직선이어야 한다.)

참고 자료

없음