물리화학실험 | 평형상수의 결정 - 물감지시약의 산 해리상수

 

 

 

TIP

 

 

본 실험의 목적은 분광광도계를 이용하여 용액중의 화학반응에 관한 평형상수(平衡常數)를 결정하는 것이다. 화학반응은 수용액중의 약산 및 지시약의 해리이다. 평형상수를 결정하는 방법(구하는 방법)은 여러 가지가 있을 수 있으나 정확한 농도를 모르고 가해진 양만 아는 이번 경우에는 흡광도를 이용하여 구할 수 있다. 즉 각각의 pH에 대하여 흡광도를 구하고 그것을 이용한 식과 pH를 그래프로 도시하여 평형상수 를 구하는 것이다.

 

 

 

분광광도법 (Spectrophotometry)

빛의 세기를 측정하는 방법의 하나. 분광측광법 또는 분광분석법이라고도 한다. 측광의 본래 뜻은 눈에 느껴지는 빛의 세기, 즉 시감측광을 가리키는 것이지만, 각종 광학장치의 개발로 열전쌍광전관․광전자증배관 등을 사용하는 광전적 측광이 발전함에 따라 빛의 세기를 물리적 에너지의 세기로 측정하게 되었다(물리측광).

 

특히 빛은 스펙트럼을 가지고 있으므로 각 파장에 대한 빛에너지의 분포가 문제되어 빛을 분광기에 의해 단색광으로 나누어 그 세기를 측정하게 되었다. 이러한 측광법이 분광광도법인데, 빛의 복사에너지의 상대량을 파장의 함수로써 측정할 수 있기 때문에 화학분석에 응용될 뿐 아니라, 산․염기의 이오노하상수, 착염의 해리상수, 반응속도 등의 물리화학적 상수를 얻는데 이용된다.

 

빛은 주파수(ν)와 파장(λ)이 λν=c라는 중요한 관계를 가지는 파동으로서 생각할 수 있는데, 여기서 c는 광속도이다. 한편 빛은 에너지(E)가 E=hν=Hc/λ=hcν인 광자로 이루어진 것이라고 할 수 있으며, 여기서 h는 Planck 상수이고, ν(1/λ)는 파수이다. 빛의 흡수는 일반적으로 흡광도(A) 또는 투광도(T)에 의해서 측정되는데, A=log(P₀/P)와 T=P/P₀로 정의한다.

 

여기서 P₀는 시료에 입사되는 빛의 복사세기이며, P는 반대편으로 통과되는 빛의 세기이다. 흡수 분광광도법의 주요한 분석적 응용은 묽은 용액에서의 흡광도가 흡수하는 화학종의 농도에 비례한다는 사실로부터 유도된다(Beer의 법칙). 득, A=εbc이다. 이 식에서 b는 통로길이이고, c는 농도, 비례상수 ε는 몰 흡광계수이다. 만약 시료가 Beer의 법칙을 따르지 않는다며, 시료의 농도가 변할 때 화학반응으로 인하여 발색단의 농도가 변화되었을 것이다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 10㎖ HCl과 10㎖ 0.2M NaOH에 각각 Methyl orange를 한방울씩 넣는다.(저장액 준비)

 

2) 400-500㎚ 에서는 10㎚ 간격으로 흡광도 측정

500-550㎚ 에서는 5㎚ 간격으로 흡광도 측정

550-600㎚ 에서는 10㎚ 간격으로 흡광도 측정

→ 최적파장 찾기.

 

3) 사용할 용액 제조.

 

4) Methyl orange 농도별 용액 제조

 

5) 최적파장에서 흡광도 측정.

 

 

 

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