일반화학실험 화학실험2 지시약의 pKa (서울대 자연대생, 2021년 2학기)

소개글

2021년 2학기 일반화학실험 화학실험2 서울대 실험보고서입니다.

학점 후회 없으실 것입니다.

목차

I. Abstract
II. Introduction
III. Experimental Materials
IV. Data & Results
V. Discussion
VI. Conclusion

Reference

본문내용

I. Abstract
지시약은 정해진 변색 범위에서 pH에 따라 색이 달라지는 물질로, 미지 용액의 pH를 육안으 로 쉽게 확인하게 해준다. 약산인 지시약 중 대표적인 것은 BPB(Bromophenol Blue)가 있고 이는 pH 3.0이하에서는 노란색, pH 4.6이상에서는 파란색을 띈다. 본 실험에서는 분광광도계를 이용해 농도를 아는 BPB 용액의 최대흡수파장에서의 흡광도를 측정해 Beer-Lambert 법칙을 검증해 보았 고, BPB의 농도와 최대흡수파장(450nm)에서의 흡광도가 강한 선형관계에 있음(R-square: 0.997)을 확인하였다. 이후 Beer-Lambert 법칙을 통해 BPB의 변색범위에서의 [HInd]와 [Ind-]를 계산한 후 Henderson-Hasselbalch 식을 이용해 [HInd]와 [Ind-]가 이론상 값이 같아지는 pH를 구해 BPB의 pKa를 구하였다. [HInd]의 흡광도를 통해 구한 BPB의 pKa는 4.259였고, [Ind-]의 흡광도를 통해 구 한 pKa는 4.025였는데, 이에 음수를 취하고 10의 지수로 취하면 Ka 값이 각각 5.511 * 10-5, 9.436 * 10-6이었다. 실제 BPB의 Ka의 문헌 값인 1.15 x 10-4(pKa = 3.94)과 비교하면, 각각 Ka 문헌값에 비해 약 52%와 18% 작은 수치였다. 이를 통해 실험적으로 구한 BPB의 pKa 값과 문헌값에 오차 가 발생한다는 것을 확인하였고 오차가 발생하는 원인을 고찰해 보았다.

II. Introduction
산과 염기는 용액의 pH를 결정하는 중요한 요인 중 하나이다. 산과 염기는 아레니우스 정의와 브 뢴스테드-로우리 정의, 그리고 루이스 정의로 정의될 수 있다. 아레니우스 정의의 경우 수용액에 서 수소이온을 내면 산, 그리고 수산화이온을 내면 염기라고 정의를 내리고, 브뢴스테드-로우리 정의에서는 수소이온을 제공하면 산, 그리고 수소이온을 받아들이면 염기라고 정의를 내린다. 루 이스 정의의 경우 비공유 전자쌍을 받으면 산, 비공유 전자쌍을 제공하면 염기라고 정의를 내린 다[1].

참고 자료

Silberberg, M.S.; Amateis, P. Chemistry: The molecular nature of matter and change. 9th ed.; McGraw-Hill Education: New York , NY, 2021, pp. 804-806, 838.
Atkins, P.; Jones, L.; Laverman, L. Chemical Principles: The Quest for Insight. 7th ed.; W.H. Freeman and Company: New York , NY, 2016, pp. 460-462.
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David K. Organic Chemistry. 3rd ed.; Wiley: New Jersey, NJ, 2017, pp. 734-736.