평형상수의 결정_ 결과레포트 [A+]

소개글

평형상수의 결정_ 결과레포트 [A+]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

께)
위에서 표준용액과 시료용액의 흡광도 와 몰 흡광계수 는 같기 때문에 비례식을 세워 풀면 다음과 같이 된다.
이 식에 Table 6 에서의 용액들의 두께 값을 대입하면 용액들의 몰농도 값을 구할 수 있다. (Table 7.)
두께 조절 비색법
처음 표준용액(M)
①시험관 (M)
②시험관 (M)
③시험관 (M)
5 (칠러)
25 (상온)
40 (항온조)
Table 7. 두께 조절 비색법을 이용해 구한 표준용액과 시료용액의 몰농도
다음으로 농도 조절 비색법에서는 색을 비교할 두 시험관 뒤에 흰 종이를 놓고 정면에서 시험관들을 바라보면서 색을 조절하고, 두 용액의 색이 같아질 때까지 표준용액에 스포이드로 증류수를 넣어 희석시킨다. Table 2. 에서 두 용액의 색이 같아질 때까지 표준용액에 넣어 희석시킨 증류수의 양을 나타냈다. 이 때의 몰농도 값을 구하기 위해서는 희석배수를 이용해준다.
희석 후 표준 용액의 몰농도 값은 시료용액의 몰농도의 값과 같기 때문에 다음 식을 세울 수 있다.
표준용액(M)
①시험관 (M)
②시험관 (M)
③시험관 (M)
25 (상온)
Table 8. 농도 조절 비색법을 이용해 구한 표준용액과 시료용액의 몰농도
Table 7과 Table 8의 몰농도 값을 이용해 평형상수의 값을 구해보자.
아래의 반응에서 평형상수 식은 (생성물 농도)/(반응물 농도) 로 구할 수 있다.
표준 용액
①시험관
②시험관
③시험관
25 (두께)
25 (농도)
5
40
Table 9. 표준 용액과 시료용액의 평형상수
평형상수와 자유에너지의 관계를 알아보기 위해 자유에너지를 구해보자. 자유에너지 변화량 식은 아래와 같이 표현할 수 있다.
(ΔG : 자유에너지 변화량, ΔG° : 표준자유에너지 변화량,
R : 기체상수(=8.31 × 10-3kJ/K), T : 절대온도(K), Q : 반응지수)
평형상태에서 ΔG 값은 0 이고, 이 때의 반응지수 Q 의 값은 평형 상수 K 가 된다. 이때 자유에너지 식을 정리하면 다음과 같다.
표준 자유에너지 변화량은 다음과 같은 식으로 정리할 수 있으며, 평형상수 값과 기체상수 R, 절대온도 T를 대입해주면 ΔG의 값을 구할 수 있다(Table 10).
표준 용액
①시험관
②시험관
③시험관
25 (두께)
25 (농도)
5
40
Table 10. 표준 용액과 시료용액의 자유에너지
비색법을 이용해서 농도 및 평형상수, 자유에너지 값을 구했다. 이제 분광광도계를 이용해보도록 하자. 이는 다음과 같은 법칙을 이용한다. (A : 흡광도, I0 : 용액에 입사하는 빛의 세기, It : 용액을 통과하는 빛의 세기, : 몰 흡광 계수, c : 몰농도, l :빛이 통과한 거리 = 시료의 두께)
Lambert-Beer 법칙 식을 몰농도 값이 나오도록 정리하면 위 오른쪽 식으로 정리가 된다. 시료 용액의 몰농도 값을 구하기 위해 흡광도 A, 몰 흡광계수 ,값을 대입해야 한다. 그 중 흡광도는 분광광도계로 구할 수 있다. 흡광도의 값은 Table 5.에 정리되어 있다.
4. Conclusion
이번 실험은 여러 다른 온도에서 비색법과 분광광도계를 이용해서 표준용액과 시료용액의 농도, 평형상수와 자유에너지를 구해서 두 가지 방법을 비교해보는 실험이었다. 비색법은 기계로 하는 것이 아닌 사람의 눈으로 색깔을 비교해서 대강 비슷한 색이 되었다 생각했을 때의 농도를 구하는 것이었기 때문에 값이 정확하지 못해 오차가 클 수 밖에 없다. 또 다른 한 가지, 시험관의 모양도 결과값의 정확성에 영향을 미쳤을 것인데, 이는 시험관의 바닥이 평평하지 않고 둥글었기 때문에 용액의 길이 측정의 차이가 생겼을 것이기 때문이다. 또한 10ml를 8cm 라고 가정하고 계산했는데 이도 역시 정확한 값이 아닐 것이다. 또 다른 오차의 이유로는 공통 이온효과로 인한 착이온이 형성되기 때문에 이 나오면 알짜이온이 겹치기 때문에 값이 더 적게 나올 수 있는 것이다. 또한 실험실 온도가 25 가 아닐 수 있는 가능성이나 항온조에서의 물 양에 따른 값의 변화 등 여러 가지 오차의 요인이 많지만 결과적으로 반응물의 몰수가 비교적 비슷해질 때 몰농도와 평형상수도 동시에 커진다는 것을 알게 되었다. 이것은 어떤 평형 상태의 계에 외부의 특정 힘으로 인한 변화가 생길 때 그 변화를 없애는 방향으로 평형이 이동한다는 르 샤틀리에의 원리의 영향을 받았다고 생각해볼 수 있다.
5. Reference
[1] 평형상수의 결정 실험 예비레포트
[2] 2018학년도 2학년 1학기 실험노트

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