PH미터에 의한 수소 이온 농도의 측정 [결과]

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PH미터에 의한 수소 이온 농도의 측정 [결과]에 대한 보고서 자료입니다.

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본문내용

같은 식으로 나타낼 수 있다.
F: 패러데이 상수 :9.649 × 104coulomb/mole
R: 기체상수 8.314 j/K.mole
T: 절대온도(K)
는 상수이고 는 액체접속전위이고 이 값은 조성이 다른 전해질 용액이 접촉하고 있는 계면에서 나타나는데, 그 값은 무시할 정도로 작다.
2.experimental
1) 실험기구 및 시약
: pH미터, 용량플라스크 (250ml), 비커, 메스피펫, 0.5M HCl, NaCl
2) 실험방법
① 0.5M HCl용액 10ml를 250ml 용량플라스크에 담고 표시선까지 증류수로 채운 후 0.02M HCl용액 만든다.
→ NV = N'V'
② 만든 0.02M의 HCl용액 250ml을 묽혀 , , , 농도의 HCl용액 250ml를 만든다.
→ 0.5M HCl 표준용액을 쓰면 에서는 0.4ml, 에서는 0.1ml와 같이 1ml를 기준으로 한 피펫에서는 정확하게 잴 수 없기 때문에 0.02M로 묽힌 용액으로 여러농도의 용액을 만든다.
→
→
→
→
③ 만든 여러농도의 용액을 이온강도가 0.1이 되도록 250ml의 NaCl용액을 만든다.
→ 이온강도식 이용
→ 활동도계수는 이온강도의 함수이므로 이온강도가 모든 용액마다 같으면 각각의 농도에 따른 활동도계수도 같아지므로 활동도를 고려하지 않아도 된다.
→ 각각의 HCl의 농도가 다르기 때문에 이온사이의 상호작용도도 달라 활동도 개념이 필요하다. 하지만 여기에 NaCl과 같이 HCl과 반응하지 않는 물질을 넣어 줌으로써 이온강도를 같게 하여 각 이온사이의 상호작용을 무시할 수 있다.
→(0.02M)
0.2 = 0.04+2x
→()
→()
→()
→()
④ 각각의 NaCl용액의 250ml를 맞추기 위해 NaCl의 양을 계산하여 정확히 잰다.
→ ,
→ ,
→ ,
→ ,
→
⑤ 여러농도의 만든 HCl용액과 NaCl용액 각각을 10ml씩 취하여 비커에 담아낸다.
⑥ 각 용액을 pH미터에 달아 각각의 pH, 기전력, 온도를 측정한다.
3. Result
HCl의 농도
0.02M
pH
1.67
2.35
3.09
4.81
6.57
기전력(mV)
287.5
263.5
222.3
131.2
24.0
용액의 온도(℃)
22.8
22.0
22.3
21.8
22.0
1)
2) pH = -log[H+]이므로 위 결과를 바탕으로 log[H+]에 대한 기전력의 값을 그래프로
그려보면 다음과 같다.
수소이온의 농도가 많으면 많을 수록 ph는 중성인 7보다 작아지면서 산성용액이 되며, 수소이온의 농도가 작아지면 ph가 7보다 큰 염기성용액이 됨을 알 수 있었다. 수소이온의 농도가 많으면 많을수록 기전력도 커지는 것을 볼 수 있다.
(F: 패러데이 상수 :9.649 × 104coulomb/mole, R: 기체상수 8.314 joule/。K.mole , T: 절대온도(K) ) 식에서 는 무시한다.
위 그래프에서의 기울기는 2.303를 의미하며 그래프에서 보듯이 실험값은 54.394, 이론값은 (T = 294.9 K , 21.8℃ 일때), ,이므로 1V = 1000mV이므로 mV를 기준으로 한 그래프의 기울기에 1000을 곱해주면 이론값은 58.5가 나온다.
3) 오차율 계산
4. discussion
실제의 기울기보다 7.01% 더 작게 실험값이 나왔다. 오차의 원인으로는 첫째로 이온강도가 정확히 0.1이 되지 않았기 때문이다. HCl용액을 묽혀 여러 가지 농도로 만들 때에 묽힌 용액을 또 묽히면 상당히 작은 농도를 가지게 되는데 이때 용액을 옮기는 과정에서 피펫에 증류수가 묻어 있을 수 있고 피펫의 눈금이 1ml단위로 정확하지 않았기 때문이다.
NaCl의 양을 잴 때에 바람에 의해 NaCl이 날라가거나 종이에 묻어 떨어지지 않는 경우도 있고 NaCl이 물에 완전히 용해되지 않을 수도 있다. 이온강도를 0.1로 5개의 용액이 똑같이 맞추지 않으면 이온간의 상호작용이 각각 달라지므로 활동도계수가 달라질 수 있기 때문에 pH미터로 측정한 pH가 실제pH와 달랐을 것이다.
또한, 이온강도를 0.1로 맞추기 위해 HCl용액과 NaCl용액을 1:1의 비율로 섞어야 하지만 정확하게 섞기가 어려웠다.
pH미터로 측정할 때에 pH를 측정할 때에 유리전극을 사용하고 나서 씻어야 하는데 증류수로 간단히 씻고 휴지로 가볍게 닦아내야 하지만 실수로 전극을 문지르며 닦았다. 사용이 끝난 후에 완충용액에 담가두어 안정화 하여야 하는데 바로 사용하여 pH와 기전력값이 정확하게 나오지 않았을 것이다.

키워드

PH미터에 의한 수소 이온 농도의 측정,   실험,   결과