평형분배

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평형분배에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목적

1.이론

2.실험기구 및 시약

3.실험방법

4.실험결과

5.고찰

6.결론

7.참고문헌

본문내용

상수
K_{ d
값을 얻었다.
에테르-물계에서 식초산은 벤젠-물계에서처럼 이합체로 회합되지 않고, 이온화를 통하여 같은 형태로 존재한다. 따라서 에테르-물계에서는 아래층인 물층을 분리하여 표정해 놓은 0.05N NaOH로 적정하고 그 값을 기록했다. 먼저 적정값으로 물에서의 식초산의 몰농도
c_{ 1 } ^{ o }
을 구하고, 구한 값을 c20=C10- c10 식에 대입하여 에테르에서 식초산의 몰농도
c_{ 2 } ^{ o }
를 구했다. 다음으로 에테르에서 식초산의 평형농도
c_{ 2 }
와 물에서 식초산의 평형농도
c_{ 1 }
을 구한다. 이때
c_{ 2 } =c_{ 2 } ^{ o }
임을 알 수 있는데 이는 에테르 안에서는 산의 이온화, 해리 또는 회합이 일어나지 않기 때문이다. 그리고 물에서 식초산의 평형농도를 구할 때에는 벤젠-물계에서와 마찬가지로 식초산이 이온화한다는 것을 고려해 주어야 한다. 이 과정에서는
c_{ 2 } =c_{ 2 } ^{ o }
이므로
c_{ 2 } /c_{ 1 }
값의 평균을 이용하면 평형분배상수
K
를 얻을 수 있다. 따라서 우리조는 0.5597이라는 평균
K
값과 0.03919의 표준편차를 얻었다.
마지막은 식초산 에테르-물계로 단일추출과 반복추출을 통해
K
값을 얻었다. 단일추출은 0.5N 식초산 에테르 용액 75ml와 증류수 75ml을 한번에 분별깔대기에 넣고 흔든 뒤 놓아둔 후 평형에 도달했다고 생각되면 비커에 아래 물층만 받는다. 반복추출은 분별깔대기에 식초산 에테르 용액 75ml를 넣고, 증류수 75ml를 25ml씩 3번에 나누어 넣는다. 증류수를 한번 넣을 때마다 분별깔대기를 흔들어 주고 평형에 도달하도록 놓아둔 뒤 평형에 도달하면 코크를 열어 아래의 물층을 받는다. 이렇게 두 개의 분별깔대기로부터 받은 용액을 표정해놓은 0.5N NaOH 용액으로 적정하고 그 값을 기록한다. 얻은 실험값으로부터 몰농도와 몰수, 분율을 계산하고,
K= { (x_{ 0 } -x_{ 1 } )/v } over { x_{ 1 } /V }
와
{x}_{n}={x}_{0}( { V } over { Kv+V } )^{ n }
의 두 식을 이용하면 분배상수
K
를 구할 수 있다. 우리 조의 분배상수
K
값은 단일추출일 때가 0.9778, 반복추출일 때가 1.671이었다. 이 실험에서 반복추출 했을 때의 값이 단일 추출 했을 때의 값보다 크게 나온 것을 볼 수 있었다. 이는 추출용매를 소량으로 여러 번 나누어 쓰는 것이 같은 양을 한꺼번에 사용하는 것보다 훨씬 능률적이고 효과가 있다는 것을 알려준다.
분배상수는 세가지 실험 모두 다른 값이 나온다. 분배상수는 평형상수와 같은 말로 화학반응에서 반응계와 생성계와의 양적관계를 나타내는 상수이다. 일반적으로 다음과 같은 평형 aA+bB+cC+… lL+mM+nN+…는 질량작용의 법칙에 의해서
이라는 식이 성립된다. 여기서 ［ ］는 각 농도(정확히는 활성도)를 나타내며, K를 이 반응의 분배상수라고 한다. 질량작용의 법칙이란 화학반응에서 균일계를 구성하고 있는 물질의 질량이 그 계의 평형에 어떻게 작용하는가를 나타내는 법칙으로 일반적으로 화학평형의 법칙이라고도 한다. 다음과 같은 균일계의 가역반응이 있는데, aA＋bB＋cC ＋… lL＋mM＋nN＋… 이것이 평형상태로 되었을 때는
인 관계가 성립된다. 이 관계가 질량 작용의 법칙이며, [ ]는 각 성분의 농도를 나타내고, K는 평형상수 혹은 분배상수라 하는데, 온도가 일정하면 각 성분의 농도에는 관계가 없다.
따라서 우리는 이러한 실험을 통하여 식초산의 분배상수가 두 종류의 섞이지 않는 용매에서 평형을 이룰 때 일정한 상수 K값에 따라 분배가 된다는 것을 알 수 있고, 용매의 농도변화에 큰 변화를 받지 않았으므로 질량작용의 법칙이 성립한다는 것을 알 수 있다.
Ⅵ. 결론
벤젠-물계에서 실험한 결과
K
=0.0255,
K _{d}
=0.06077임을 알 수 있었다.
K
값을 구하기 위해 도시했던 그래프를 보면 직선의 추세를 가지기는 하나 몇 개의 값이 추세선 으로부터 좀 떨어져 있는 것을 볼 수 있었다. 이는 실험결과가 정확하지 못함을 의미하는데 이런 오차가 생긴 가장 큰 요인은 적정속도와 지시약 때문이다. 적정이 다 된 줄 알고 플라스크를 빼 놓았는데 한 참 시간이 지나서 붉은 색이 점차 사라지는 경우도 있었다. 따라서 벤젠의 반응속도가 매우 느려서 적정하는 과정에서 정확하게 측정하지 못했다. 또한 페놀프탈레인 지시약을 만들 때 증류수를 사용하여 만들어서 벤젠과 잘 섞이지 못했다. 따라서 정확한 색 변화를 관찰할 수 없었기 때문에 오차가 생겼다. 하지만 전제적으로 그래프를 보면
c _{1}
이 증가함에 따라
/
도 같이 증가하는 경향을 볼 수 있다. 이것으로 식초산의 농도에 상관없이
가 일정한 값을 가짐을 알 수 있었고 이로써 질량작용의 법칙을 확인 할 수 있었다. 또한
값이 매우 작은 것으로 보아 벤젠에 녹은 식초산의 회합정도가 낮다는 것을 알 수 있었다.
에테르-물계의 실험에서는
K
값이 0.5597이 나왔다. 이 실험 역시 식초산의 농도는 각각 다른지만 평형분배 상수는 거의 비슷하게 나오는 것으로 보아 질량작용의 법칙이 성립한다는 것을 알 수 있었다.
에테르-물계에서의 추출실험에서는 단일 추출은
=0.9778, 추출된 분율은 49.44%가 나왔고, 반복추출은
=1.671, 추출된 분율은 62.56%가 나왔다. 이러한 결과를 보았을 때 단일추출보다 반복추출이 더 능률적이라는 것을 알 수 있다. 하지만 단일추출과 반복추출의
K
값의 차이가 0.69정도로 매우 크게 나타났는데 이는 용액의 농도가 정확하지 않았고, 분별깔대기에서 용액을 추출할 때 평형이 완전히 일어나지 않았기 때문에 생겼다. 또한 세 가지 실험 모두 온도의 영향을 받는데 실험하는 동안 온도가 일정하게 유지되지 않았기 때문에 오차가 생겼다.
Ⅶ. 참고문헌
①G.W. Castellan / 물리화학 / 탐구당 / 1986 / 214~305p
②SKOOG외 3명/분석화학/자유아카데미/2004/974p

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평형분배,   이합체,   회합