가시광선분광기에 의한 해리상수 결정

소개

1. 실험 목적
가시광선 분광기를 이용하여 약선성을 띠는 지시약의 해리상수를 측정한다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 시약 및 기구
4. 실험방법
결과
<<토의>>
<<결과>>
<<참고문헌>>

본문내용

2. 실험 이론
실험에서 지시약으로 쓰이는 티몰블루는 물속에서 용해되어 약산으로 작용하여 부분적으로 해리한다. 티몰블루 수용액이 이온화된 성분과 이온화되지 않은 성분은 가시광선 영역의 서로 다른 파장에서 최대 흡광도를 나타낸다. 이 지식약의 평형점을 나타내는 ka나 pka 값은 가시광선 영역에서 분광기를 이용하여 측정할 수 있다. 즉 파장400~700nm사이에서 온도를 일정하게 하고 묽은 HCl, 묽은 NaOH, pH가 고정된 완충 용액에 일정 농도의 티몰블루를 용해시키고 흡광도를 측정하면 이 결과로부터 지시약의 해리상수 ka를 계산할 수 있다.

Ka = aA-aH⁺ / aHA ≃ CA-CH⁺/CHA

ai는 이온 I의 활동도를 의미한다. 농도가 묽을 때는 이다. pKa와 Ka의 관계는 다음과 같다

pKa = -logKa

주어진 산의 세기 pKa에서 pH와 완충용액의 구성 성분비 CHA/CA-의 상관관계를 나타낸 것이다.

pKa = pH + log(CHA/CA⁻)

약산의 전체농도 C0는 다음과 같다.
pH9.00의 완충 용액(pH=pKa)에서는 이온화되지 않은 산과 이온화된 짝염이 같은 농도로 존재한다.이 두 성분은 가시광선 영역에서 현격히 다른 흡수 스펙트럼을 갖기 때문에 이 성질을 이용하여 티몰블루의 해리상수 Ka와 pKa를 쉽게 구할 수 있다. 산성 용액에서 주로 존재하는 HA는 푸른색 파장 영역에서 빛을 흡수하여 노란색을 나타낸다. 반대로 푸른색 짝염 A⁻는 염기성 매질에 주로 존재하며 노란색 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 나타내어 그 보색의 색깔을 띤다.
I0와 I는 각각 용액에 빛이 투과되기 전과 투과된 후의 빛의 세기이다.

참고자료

· 물리화학실험/대한화학회/청문각/p.73