[일반화학실험]지시약의 작용원리

소개

산¯염기 지시약 용액의 pH를 변화시키면서 흡광도를 측정하여 지시약의 이온화 상수와 변색 범위를 알아보는 실험 레포트입니다. 본 레포트는, 다음과 같이 3가지 실험을 통하여 지시약의 작용원리에 대해 알아보는 레포트입니다.
실험 A. 지시약의 스펙트럼
실험 B. 농도에 따른 흡광도 측정
실험 C. 지시약의 해리상수 결정

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 문헌

본문내용

1. 실험 이론 및 원리
1.1. 실험 이론
산¯염기 적정에서 종말점을 알아내기 위해서 사용하는 지시약은 약산 또는 약염기로 용액의 pH에 따라서 전혀 다른 색깔을 나타내는 화합물이다. 센 산을 센 염기로 적정할 때는 당량점에서 용액은 중성(pH이지만, 약산을 센 염기로 적정 할 때는 당량점에서 용액이 염기성을 나타내고, 센 산을 약염기로 적정할 때는 산성용액이 된다. 따라서 당량점 용액의 pH에서 색깔이 변하는 지시약을 선택해야만 실험에서의 종말점이 실제 당량점에 가깝게 되어 적정의 불확실도를 줄 일 수 있다. 약산에 해당하는 지시약 는 수용액에서 해리하여 다음과 같은 평형을 이룬다.
⇄ Ind¯ + H+
산성형 염기성형
용액 중의 수소 이온의 농도가 커지면 르샤트리에의 법칙에 따라 평형이 왼쪽으로 이동하기 때문에 산성형인 의 농도가 증가하고 용액은 의 색깔을 나타내게 된다. 그러나 수소 이온의 농도가 감소하면 평형이 오른쪽으로 이동하기 때문에 염기성형인 Ind¯의 농도가 증가하여 Ind¯의 색깔이 나타나게 된다. 지시약의 해리 반응에 대한 평형상수는 다음과 같이 쓸 수 있다.
Henderson-Haselbalch 식 : = [Ind¯][H+]/[]
Ind¯ : pH가 낮으면 해리하지 않은 HInd의 형태가 많아지고, pH가 높으면 해리한 Ind¯의 형태가 많아진다.
이 식의 양변에 대수를 취하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.
pH = + log([Ind¯]/[])
식에 의하면 용액의 pH가 와 같을 경우에는 지시약의 산성형과 염기성형의 농도가 같아져서 산성형의 색깔과 염기성형의 색깔이 함께 나타나게 된다. 그러나 산성형과 염기성형의 농도가 대략 10배 이상 차이가 나게 되면, 농도가 진한 형의 색깔이 분명히 나타나게 된다. 즉, pH가 +1 보다 커지게 되면 염기성형인 Ind¯의 색깔이 나타나고, pH가 -1 보다 작아지게 되면 산성형인 의 색깔이 나타나게 된다.

참고자료

· 표준일반화학실험, 제6개정판, 대한화학회, 천문각, 2005, p.110～112, 141～142, 161～167, 316
· 분석화학, 제8판, Skoog 외 3인, 자유아카데미, 2004, p.365～368, 822～824
· General Chemistry 7th Ed. by Whitten Davis Peck, Chapter 19