Chemical Equilibrium in Solution (용액상 화학평형)

소개글

Chemical Equilibrium in Solution (용액상 화학평형)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Title

2. Date

3. Purpose

4. Reagents & Apparatus

5. Theory

6. Method

본문내용

Cl4 50㎖를 glass-stoppered Erlenmeyer flask에 넣은 후 25℃로 유지시킨다.
② 각 flask를 5분간 흔든 후 항온조에 방치한다.
③ ②를 한꺼번에 항온조에서 꺼내 마른 수건으로 감싸 5분간 흔들고 다시 항온조에 담근다.
④ 두 층을 완전히 분리되도록 흔들고, 10분간 항온조에 방치 후 완전히 층이 분리되면 항온조에서 한꺼번에 꺼내 분리층을 25℃의 물이 들어 있는 battery jar에 넣는다.
⑤ 물층과 CCl4층을 pipet을 이용해 분리한 후 분리된 각 용액의 flask의 마개를 닫는다.
⑥ ⑤를 항온조에 넣고 흔든 후 30분 동안 방치해 평형에 도달시킨다.
⑦ 용질 I2가 녹아 평형을 이룬 각 용액을 표준 용액인 티오황산나트륨으로 적정한다. 적정 시 다른 상으로 인해 오염되지 않도록 하는 것이 중요하다.
⑧ 농도를 구해 분배상수를 계산한다.
2) 평형 상수 결정
① 수용액에서 평형인,, 농도를 결정하기 위해 200㎖와 I2가 녹아 있는 CCl4 50㎖를 함께 넣는다.
② 분배 상수 결정 실험과 같은 평형 유지를 반복한다.
③ 용질 가 각 용액에서 평형을 이루면 CCl4를 티오황산나트륨으로 적정한 후 분배상수를 이용해 KI 용액에서의 농도를 계산한다.
④ 농도를 통해, , 의 농도를 구해 평형 상수를 결정한다.
♧ 실험시 유의점
① 티오황산나트륨은 오염되기 쉬우므로 정확한 결과를 얻기 위해서는 KIO3 용액을 이용해 표준화시킨다.
② CCl4는 발암성 물질이며 매우 유독하므로 냄새를 맡지 않도록 유의한다. (hood에서 실험)
③ 온도 유지를 위해 flask를 가능한 빨리 항온조에 담가야 한다.
♧ Reference
① Joseph M. Hornback(University of Denver), Organic Chemistry,
Brooks/Cole Publishing Company
17～22p.(1.10 Polar Bonds, 1.11 Shapes of Molecules)
② James E. Brady, and John R. Holum, Chemistry, 정종재 외 공역, 제2판,
(1997), 자유 아카데미, 386～392p.(8.3 분자모양과 분자 극성)
③ P.W. Atkins, Physical Chemistry, Sixth Edition(2000), Oxford Univ. Press,
215～237p.(Chapter. 9 Chemical Equilibrium)
④ P.W. Atkins, and M.J. Clugston, Principles of physical Chemistry, 서교택 외
3인 공역(1995), 자유 아카데미, 161～174p.(제10장 화학반응의 평형)
⑤ 신권수 외 21인 공저, 물리화학실험, 제2판(2002), 靑文閣, 67～68p.
(용매 사이의 용질의 분배)
⑥ David Harvey, Contemporary Analytical Chemistry, First Edition(2001),
윤영자 외 18인 공역, 녹문당, 136～138p.(6B. 열역학과 평형화학),
171～174p.(6I. 활동도 효과)
2. Introduction
액체가 기체 상태로 증발되는 것이 상변화의 한 예이다. 물의 경우 액체상태나 기체상태 모두가 단일상이다. 이런 경우를 우리는 균일평형(Homogeneous Equilibrium)이라 한다. 그런데 이러한 상과 비교되는 것이 두 가지 이상의 상으로 구성된 불균일평형(Hetero Equilbrium)이다. 각각의 상은 확실한 경계면으로 분리되어 있다. 흔한 예로 물과 얼음이 공종하는 경우이다. 한 상은 액체 이고 나머지 상은 고체이다.
다른 두 고체 물질은 섞일 수도 있다. 그러나, 각 고체가 특징적 경계면을 유지하고 있으면 두 상으로 존재하는 것이다. 그리고 액체 혼합물은 한가지 혹은 그 이상의 상들을 가진다. 예로 CCl4와 물을 섞으면 별개의 층으로 분리 된다. 이런 계는 두가지 상이 공존한다. 반면 물과 에탄올은 한 가지 상만이 존재한다.
3. Theory 및 방법
(1) 원리
일반적으로 평형을 균이 평형과 불균일 평형으로 나눌 수 있는데 단일상에 있는 물질들 간에 생성되는(기체혼합물 이나 액체 혼합물에서 생성되는) 균일평형(Homogeneous equilibrium)과 두 가지 이상의 상이 존재하면서(예를 들면 기체와 고체 또는 액체와 고체간이 존재하면서) 형성되는 불균일평형 (Heterogeneous equilibrium)이다. 이 두 가지 경우를 살펴보기로 하자.
① 균일 평형에서 평형상수 Ka
일정한 이온세기에서 평형에 참여한 화학종의 유효 농도를 정량적으로 설명하기 위해서 활동도(Activity)를 사용하는데 여기서 활동도를 이용하여 열역학적 평형상수 K를 표현할 수 있고 대략의 농도가 포함된 식으로 표현된다. 여기서 Kc는 농도에 의한 평형상수이다.
여기서는 화학종 X의 활동도인데 활동도 계수 γx와 X화학종의 농도 [X]로 표시할 수 있다.
② 불균일평형에서 분배계수 KD
하나의 물질이 두 개 또는 그 이상의 서로 다른 농도로 용해되는 분배평형에 입각하여 용질인 요오드 분자가 두 개의 섞이지 않는 CCl4와 H2O에서의 분배계수가 불균일 평형에 적용된다.
분배법칙은 Henry의 법칙을 따르는 용액에 한해서 적용한다.
※ Henry의 법칙
휘발성 용질을 품은 묽은 용액이 기체상과 평형에 있을 때는, 그 농도 c는 기체 상 내의 용질의 분압 p에 비례한다는 법칙. 곧, c=Kp. 여기 K는 용질용매뿐만 아니라, 온도에 따라서도 달라지는 상수이다. 이것을 다음과 같이도 나타낼 수 있다. 일정한 온도에서 일정량인 액체에 녹는 기체의 질량은 그 기체의 압력에 비례함. 기체상의 압력도 용해도도 그리 크지 않는 한, 근사적으로 성립함이 실험으로 확인되어 있다.
(2) DATA 처리
① 불균일 평형에서의 분배상수 KD
는 유기층에 들어간 티오황산나트륨 표준용액으로 구하고 는 물 층에 들어간 표준용액 양으로 구한다.
② 균일 평형에서의 평형상수 Ka
즉,
1) (분배상수)
2)
∴
(T는 total Iodine의 농도)
3)
∴
(c는 KI의 농도)

키워드

평형,   Equilibrium,   화학,   Chemical,   액상,   요오드