13개 시험관의 비밀

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13개 시험관의 비밀에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

보통 양이온인 전이금속 때문이다. 본 실험에서는 , , , , 가 색을 띄는데 모두 양이온인 , , , , 때문이다. 전이금속의 용액이 빛을 띄는 이유는 전이 금속이 d 오비탈을 가지고 있기 때문이다. 전이금속은 리간드의 중심역할을 많이 하는데, 이 때 d 오비탈 간의 에너지 준위가 달라져서 그 준위 차이만큼의 빛을 흡수하게 되므로 그 색의 보색이 전이 금속 용액 색으로 나타나게 된다. 에너지 준위에 의한 빛의 흡수와 방출은 모든 원소에 다 있지만, 전이 금속의 경우, 그 파장이 가시광선으로 우리가 볼 수 있는 영역이기 때문에, 용액이 색을 띄게 되는 것이다.
pH paper
일반적으로 푸른색 pH paper는 산성 용액과 반응하여 붉은색으로, 붉은색 pH paper는 염기성 용액과 반응하여 푸른색으로 바뀐다. 본 실험에서 산성용액과 염기성 용액 중 는 염기성임에도 pH paper에 반응하지 않았다. 이는 이 약염기이기 때문인 것 같다.
침전 반응
pH paper로도 구분이 되지 않는 , 를 구분하기 위해서 를 떨어뜨렸다. 그 반응식은 다음과 같다.
(aq) + (aq) (aq) + NiS(s) 어두운 색 침전
(aq) + (aq) (aq) + (aq) 푸른색 용액
는 물에 녹았을 때, 수화물로 존재하는데, 암모니아 용액 하에서는, 위의 반응과 같이 착이온을 형성하게 된다. 이 때 푸른색은 Ni 의 색이다. 두 물질의 반응 차이로 와 를 구분할 수 있다. 이제 무색 투명한 중성용액을 구분하기 위한 반응은 다음과 같다. 남아 있는 용액 중 와 반응을 하는 것이 KSCN이다. 이는 다음과 같은 반응을 하며, Fe와 SCN의 complex가 검붉은 bloody solution을 형성한다. 따라서 8번이 KSCN임을 알 수 있다.
(aq) + (aq) (aq) + (l) Bloody solution
용액을 떨어뜨렸을 때, 노란색을 나타낸 후 붉은색을 보이는 침전을 형성하는 것은 10번이었고 다음 반응에 의해 , 가 들어있는 용액임을 알 수 있다.
(aq) + (aq) 2(aq) + (s) 노란색(붉은색) 침전
(aq) + (aq) 2(aq) + (s) 하얀색 침전
방금 알아 낸 10번 용액을 남은 용액과 반응 시키면, 2번을 제외하고는 모두 하얀색 침전 반응을 일으킨다. 다음과 같은 반응을 생각할 때, 아무런 침전을 형성하지 않은 2번이 임을 알 수 있다.
2(aq) + (aq) 2(aq) + (s) 하얀색 침전
(aq) + NaCl(aq) (aq) + AgCl(s) 하얀색 침전
와 NaCl은 침전의 색이 모두 흰색이므로 두 물질을 구분할 수 없다. 이 두 물질의 구분은 침전에 의한 것보다는 불꽃 반응을 통하여, 노란색이 나오면 NaCl, 보라색이면 임을 확인할 수 있을 것이다.
참고 문헌
일반화학실험, 김희준 저, 자유아카데미,『실험 13. 13개 시험관의 비밀』, 2010
표준 일반 화학 실험 (제 5개정판.), 대한화학회, 천문각,『실험 29 양이온 정성분석 -1족』, p.207, 2000
현대 일반 화학, Oxtoby, 2nd ed.
Marie Curie\'s Doctorial Thesis, J.C.E., vol. 65, p.561∼573, 1988.
HIGH TOP 화학 2, 두산동아, 김봉래, 김득호저
Physical Chemistry 6th edition, P.W.Atkins, Oxford Univ., 1998
Principles of Modern Chemistry, 4th Ed. Oxtoby & Nachtrieb, Chapter. 18 Bonding in Transition Metals and Coordination Complex, 1996

키워드

13개 시험관의 비밀,   화합물의 고유한 특성,   정성분석과 정량분석