hydrolysis of butyl chloride:potentiometry

소개

Tert-butyl chloride와 물의 Hydrolysis(가수분해)반응을 하여 pH meter로 potential을 측정하고, 그것을 통해 를 구해 이 반응의 k값과 E값을 구한다.

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental method
4. Result
5. Discussion
6. Conclusion
7. Reference

본문내용

①
반응이 진행되면서 가 떨어져 나온다. 따라서 의 농도를 통해서 반응 속도를 알 수 있다.
② 는 potentiometry를 사용하여 구할 수 있다.
working electrode인 silver wire와 위의 반응에서 떨어져 나온 가 만나서 AgCl 이 생성되고, 전자 하나가 떨어져 나온다.
전자 하나가 떨어져 나오면서 potential이 바뀌게 된다. 따라서 Nernst equation을 쓰면 potential을 통해 를 구할 수 있다.
Nernst equation :
③ A → P 인 일차 반응에서 반응 속도 식은
∴ ln[A] vs t의 그래프를 그리면, k값을 구할 수 있다. (기울기 = -k)
④ Arrhenius equation을 통해서 E값을 구할 수 있다.
∴ ln(k) vs 의 그래프를 그리면, E값을 구할 수 있다. (기울기 = )
⑤
a. reference electrode(기준전극) : 일 정한 전위를 가지고 있어 기준이 되는 전극이다. 기준전극의 전위를 이미 알고 있으므로, 이를 통해 측정하는 다른 전 극의 전위를 알 수 있다.
b. working electrode(작업전극) : 반응 이 일어나는 전극이다. 전압은 작업전극 과 기준전극 사이에서 측정된다.
이 실험에서 사용할 working electrode 는 제2종 전극이다. 여기서 제2종 전극 이란 금속전극이 음이온에 감응하는 전 극을 말한다. 즉, 사용하는 전극과 실험 에서 분석해야 할 물질이 간접적(이차 적)으로 감응하는 것이다.
이 실험에서 reference electrode는 AgCl에 3M KCl 용액을 채운 것을 사용하는데, KCl 용액으로 전극을 채웠을 때의 이점은 실험 상황에서 온도가 바뀌어 발생할 수 있는 water evaporation을 방지해준다는 점과 다음 실험에서도 또 재사용이 가능하다는 것 이다. 그리고 working electrode는 표면을 AgCl로 덮은 silver wire를 사용한다. Fe(Ⅲ)Cl용액에 silver wire를 담가 표면을 AgCl로 덮어주는데, 이 AgCl로 감싼 silver wire를 증류수가 들어있는 비커에 넣게 되면 AgCl이 물 속에 용해되어 포화상태가 된다. 이렇게 포화상태를 만들어야 Cl이온을 측정할 수 있게 된다.
⑥ Tert-butyl chloride (C₄HCl)
MW : 92.57 g/mol
mp : -26 ℃
bp : 51 ℃
water solubility : sparingly soluble in water
d : 0.89 g/ml

참고자료

· · Exploring Chemical Analysis, Daniel C. Harris, Freeman, 3rd ed.
· ·http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/cassy_tert.bucl-e.htm
· · 전기화학적 분석법, 황훈, 자유아카데미