[일반화학실험]지시약의 pka

소개글

다양한 pH에서의 HIn과 In¯의 흡광도를 얻고, Beer's law를 이용해 각 pH의 HIn과 In¯의 몰농도를 2가지 방법으로 알아낸다. 또한, 색 변화를 흡광분석기를 사용하여 측정하고 그 결과를 Henderson -Hasselbalch 식에 대입하여 지시약의 pKa를 결정하는 레포트입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 자료
9. 참고 문헌

본문내용

1.1. 실험 원리
약산에 해당하는 지시약 HInd는 수용액에서 Ind¯ + 로 해리하여 평형을 이루는데 용액 속에 들어있는 화합물의 농도는 베르의 법칙에 따라 동일한 큐벳을 이용해서 동일한 파장에서 측정한 흡광도에 비례한다.
A = εbC(ε: 몰흡광 계수, b: path length, A: 흡광도)
본 실험에서는 먼저 지시약이 들어있는 용액을 진한 산성으로 만들어서 파장에 따른 HInd의 흡광도를 측정해서 흡수 스펙트럼을 얻는다. 분광광도계의 파장을 HInd의 흡광도가 최대인 곳에 고정시키고, 지시약 용액의 pH를 차례로 증가시키면서 흡광도를 측정해서 [HInd]를 계산하고, pH가 증가할 때 나타나는 흡광도의 감소로부터 [Ind¯]를 얻을 수 있다. 이로써 지시약의 이온화 상수와 변색 범위를 알아낸다. pH에 대해 log([Ind¯]/[HInd])의 그래프를 그리면 log([Ind¯]/[HInd])의 값이 0이 되는 pH가 지시약의 pKa에 해당한다. HInd와 Ind¯는 색깔이 다르기 때문에 흡광도가 최대가 되는 빛의 파장이 다르다. 만약 HInd의 흡광도가 가장 큰 파장에서 Ind¯의 흡광도가 무시할 수 있을 정도로 작은 경우에는 HInd를 측정함으로써 [HInd]와 [Ind¯]를 모두 계산할 수 있다.

<중 략>

본 실험은 Beer's law를 확인해보는 것이 목적이다. Beer's law가 전반적으로 쓰이기 때문에 실제로 잘 맞아 떨어지지 않는다면, 실험의 의미가 사실상 없다고 할 수 있기 때문이다. 본 실험 결과 그래프를 보면, 추세선은 정비례함수이고, 데이터들의 =0.9982이므로, 데이터들이 y=kx(y:A, k:eb, x:C)인 꼴을 갖는 Beer's law와 잘 맞아 떨어진다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 방법으로 In¯에 대해서 Beer's law가 성립하는 지 확인해 볼 수 있다.

참고 자료

Principles of Modern Chemistry, 6th Ed., Oxtoby 외, Ch 15. Acid¯Base Equilibria
생명의 화학, 삶의 화학, 김희준 외, 9장. 평형반응
표준일반화학실험 제6개정판, 대한화학회, 실험 20 "지시약의 작용 원리", 부록 8 "분광광도계의 사용법“
Chemical Principles, 5/ed, Peter Atkins & Loretta Jones, W. H. Freeman and Company, 2012, p.476∼477, 481∼483
옥스토비의 일반화학, 6/ed, Oxtoby, CengageLearning, 2008, p.733∼738
일반화학실험, 김희준, 자유아카데미, 2010, p.119∼121, 124∼125, 127∼128.