가시광선 분광기를 이용한 약산의 해리상수 결정

목차

1. 실험목적

2. 이론적배경

3. 기구 및 시약

4. 실험 방법

5. 실험결과

6. Discussion

본문내용

나아가고, 가해진 H+은 아세트산이 되어 제거되므로, 용액의 수소이온농도는 거의 변하지 않는다. 또 수산이온 OH-이 가해지면(염기를 가하면) 용액속의 H+은 중화되어 제거되지만, ①식의 평형은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행하여 다시 H+을 생성하여 용액의 수소이온농도를 거의 일정하게 유지하게 된다. 이와 같은 작용을 완충작용이라 하며, 화학반응은 물론 생체 내에서도 중요한 구실을 한다.
3. 기구 및 시약
가시광선 분광기, 큐벳 시료용기, 50ml 부피플라스크, 100ml 부피플라스크, 피펫, 비커, 유리막대, 플라스크, 비커, 온도계
티몰블루, pH 9.00 완충용액1000ml, HCl, NaOH, pH 9.00 완충용액, 에탄올, 증류수
4. 실험 방법
① 티몰블루 지시약, NaOH(), HCl(), pH 4.0, pH 9.0 pH10.0의 완충용액을 제조하고 증류수를 준비한다.
- 티몰블루 지시약
0.1399g의 티몰블루를 200mL의 에탄올에 완전히 녹이고 1000mL 부피플라스크에 넣고 증류수로 표선까지 희석하여 3.00× 10-4 mol 용액을 만든다.
- NaOH ( M)
NaOH ( 0.04g, )을 1000mL 부피플라스크에 녹인다.
- HCl ( )
HCl는 35~37%이고, 밀도는 1.18 g/mL이므로, 36.5% 기준으로 0.01g 넣어서 희석해야한다.
② 티몰블루 지시약을 100mL 부피플라스크에 10mL를 넣고 제조한 HCl 용액을 표선까지 채운다.
③ NaOH, pH4.0 완충용액, pH 9.0 완충용액, pH 10.0 완충용액에 대해서도 같은 과정을 반복하여 시료를 만든다.
④ 1cm 큐벳 시료용기에 증류수를 채워 영점을 보정한 후, 위의 과정에서 만든 티몰블루 용액시료의 흡광도를 5nm 간격으로 측정한다.
5. 실험결과
▶ HCl
▶ NaOH
▶ pH 4.0 완충용액
▶ pH 9.0 완충용액
농도
파장
흡광도
435
0.392
595
1.032
Buffer Solution pH 4
435
0.404
Buffer Solution pH 9
595
0.643
( )
: 완충 용액에서의 흡광도
: 1×10-3M NaOH 수용액에서의 흡광도
: 1×10-4M HCl 수용액에서의 흡광도
: 티몰블루의 최초 농도 (3×10-4M)
: 완충용액에서의 H+이온의 농도 (1×10-9M)
: HA의 평형농도
: A-의 평형농도
: 티몰블루의 산 해리상수
(1)
(2)
(3) pH 4.0 완충용액
(4) pH 9.0 완충용액
6. Discussion
이번 실험은 가시광선 분광기를 이용하여 지시약의 해리상수를 알아보는 실험이었다.
가시광선 분광계의 흡광도를 이용하여 pKa를 구한다. 계산식은 피크에서의 흡광도를 의 식에 이용하여 와 의 값을 구한 후 평형상수인 pKa를 구하였다.
티몰블루는 pH 1.2-2.8에서 빨간색에서 노란색으로, pH 8.0-9.6에서 노란색에서 파란색으로 바뀌는 지시약이다. 이론값 pKa1=1.7과 pKa2=8.9와 비교해보면 실험결과 값은 pKa1=5.72와 pKa2=9.19가 나왔다. pH 9.0 완충용액은 변색범위에 있어 pKa2값은 비슷하게 나왔지만 pH 4.0 완충용액은 변색범위 pH 1.2-2.8와는 차이가 심해 이론값과 다르게 나오지 않았나하고 생각된다.
그 외에 오차를 유발하는 원인에는 용액 제조를 꼽을 수 있다. HCl과 NaOH는 적은 양 사용하지만 1L나 제조하는 이유는 정확한 농도를 제조하기 위함이라고 생각한다. 하지만 그럼에도 불구하고 매우 미량으로 용액을 제조하기 때문에 농도로 인한 오차가 발생할 수 있을 것이다. 또는 큐벳 용기에 묻은 지문, 큐벳 벽에 묻은 이전 시료 등이 오차의 원인이다.

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가시광선 분광기,   약산,   해리상수 결정