용매사이 용질의 분배

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 배경
4. 장치 및 시약
5. 실험 방법
6. 참고 문헌

1. 실험 제목
2. 결 과
3. 고 찰

본문내용

* 배 경
아이오딘 수용액에 있는 자유 아이오딘의 양은 싸이오황산 용액으로 직접 적정하는 방법으로는 결정할 수 없다. 그 이유는 아이오딘이 제거되자 마자 존재하는 이온이 해리되어 를 생성하기 때문이다. 그러나, 이 수용액 상의 회합되지 않는 아이오딘의 농도는, 사염화탄소층을 적정하고 알려져 있는 순수한 두 액체 사이의 아이오딘의 분배계수를 이용함으로써 얻을 수 있다. 존재하는 총 의 농도는 싸이오황산 용액의 적정에 의해 얻어질 수 있고, 그 차이에 의해 이온 농도는 계산이 가능하다.
이러한 배경을 바탕으로 다음의 두 가지 실험을 한다. 첫째는 아세트산의 수용액과 유기 용매(에테르나 사염화 탄소)층 사이의 분배이고, 둘째는 아이오드 이온의 수용액과 유기용매인 사염화탄소층 사이의 분배이다.
* 이 론
두 액체상이 서로 평형 상태에 있을 때, 용해되는 물질은 일정한 평형법칙에 따라 분배될 것이다. 접촉하는 두 용매를 각각 상으로 표시하고, 각 층에 존재하는 용질을 로 표시한다면, 그 두 상에 있는 의 화학 퍼텐셜 는 같게 되며 따라서 가 된다.
일반적인 농도 에서는 와 같이 나타난다.
여기서, 는 표준 상태 (25, 1기압, 1몰농도)에서의 화학 퍼텐셜이고, 는 활동도계수이다.
‥‥‥ (1)
그리고, 위 식은 일정한 온도와 압력 하에서 다음과 같이 나타 낼 수 있다.
‥‥‥ (2)
그러므로, 분배계수를 - 식(3 )과 같이 정의 하면, 이는 농도의 약한 함수 일 것이다. 즉 활동도 계수에 나타나는 농도 의존성 만큼의 의 농도 의존성이 약하게 나타날 것이다. 위의 간단한 식에서는 중성 용질 분자만 고려하였으나, 의 관계는 완전히 일반적인 것이므로, 이 식은 용질이 두 용매 중 한 곳에서라도 이온화되거나 회합되더라도 화학 퍼텐셜을 표현하는 적합한 식이다. 이온화된 물질에 대해서는, 농도에 대한 화학 퍼텐셜의 대수 관계는 각각의 이온 화학종의 농도가 0이 되는 극한 조건에만 적용되고, 이때 염의 화학 퍼텐셜은 각 이온들의 화학 퍼텐셜을 더하면 얻을 수 있다. 예를 들어서 벤젠과 물 사이의 평형 분배를 연구해 보면, 수용액 층 에 있는 산의 화학 퍼텐셜은 다음과 같다.

참고 자료

물리화학실험 , 대한화학회, (개정판)
- 물리화학, Gorden M. Barrow, 자유 아카데미, 1993
- 물리화학실험, 이익춘외, 탐구당, 1999년 출간, 『용매사이의 용질의 분배』