본문내용
1. 표준용액의 검량선 작성 및 미지시료 농도측정
1.1. 실험목적
본 실험의 목적은 흡광광도법의 원리와 적용에 대해 알아보고, 분광광도계의 측정 원리와 사용법을 익히며, 아밀로즈 표준용액으로 검량선을 작성하고 미지시료의 농도(아밀로즈함량)를 구하는 것이다.
구체적으로는 다음과 같은 목적을 가진다:
첫째, 빛의 성질과 물질과의 상호작용 원리를 이해하고, 이를 통해 흡광광도법의 원리와 그 응용에 대해 배울 수 있다.
둘째, 분광광도계의 구조와 작동 원리를 이해하고, 실제 사용법을 익힘으로써 정량 분석 기술을 습득할 수 있다.
셋째, 아밀로즈 표준용액으로 검량선을 작성하고, 이를 활용하여 미지의 시료에 대한 아밀로즈 함량을 정량적으로 분석할 수 있다.
넷째, 선형회귀에 대한 이해를 바탕으로 검량선과 미지시료의 농도를 구할 수 있다.
즉, 본 실험을 통해 학생들은 흡광광도법과 분광광도계의 활용 능력을 기를 수 있으며, 정량 분석 기술을 향상시킬 수 있다.
1.2. 실험원리
빛은 물질을 반사, 흡수, 통과할 수 있다. 사람이 볼 수 있는 색은 물체가 빛을 반사하는 색이다. 물체가 모든 빛을 흡수하면 검은색, 모든 빛을 반사하면 백색으로 보이고 빛이 물질을 통과하면 투명하게 보인다. 이러한 원리로 인해 우리는 색을 구분할 수 있다. 사람은 빛의 영역 중 가시광선 영역만을 볼 수 있다. 하지만 빛과 물질의 성질을 잘 이용한다면 파장을 통해 특정 시료의 원자 또는 분자의 전자구조나 조성을 예측할 수 있고 흡수된 빛의 세기를 관찰하여 원자나 분자의 농도를 정량할 수 있다. 분광광도법은 이러한 성질을 이용한 전자 스펙트럼에 대한 정량적 연구방법이다.
빛에는 다양한 영역이 존재한다. 짧은 파장을 가지는 영역부터 긴 파장을 가진 영역으로 나누어지며, 짧은 파장을 순서로 감마선, X-ray, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 라디오파가 있다. 영역에 따라 다양한 분석방법들을 이용할 수 있는데 가장 대표적으로 사용되는 분석법은 적외선, 가시광선, 자외선을 이용한 분석법이다. 이번 실험에서는 자외선, 가시광선 영역인 200nm~780nm의 파장을 사용하였다.
1.3. 재료 및 기구
UV/VIS 분광광도계, 흡수셀, 피펫, 시험관, tube rack, KOH, HCl, KI, Iodine, pure amylose, normal corn starch, waxy corn starch, rice starch가 실험에 사용된 재료 및 기구이다. 분광광도법을 이용하여 아밀로스 표준용액과 미지시료의 농도를 측정하기 위해 이러한 재료와 기구들이 필요하다.""분비계, Rack, 마이크로피펫, 피펫 팁, 라텍스장갑, 실험라벨 등의 기구들도 실험 수행에 사용되었다. 이 기구들은 실험 과정에서 시료 준비, 농도 조절, 정확한 측정 등에 활용되었다.""
1.4. 실험 방법
1.4.1. 시료 준비
시료 준비는 실험 결과에 크게 영향을 미칠 수 있는 중요한 과정이다. 본 실험에서 시료 준비를 위해 다음의 과정을 거쳤다.
먼저 시료 10mg을 0.5N KOH 용액 5mL에 넣고 20분간 용해시켰다. 이는 염기에 의한 전분의 호화 과정으로, 전분을 균질한 용액 상태로 만들기 위함이다. 전분은 수용액 상태에서는 불용성이므로 염기를 이용하여 분자 구조를 풀어주고 용해시켰다.
그 다음 용해된 용액에서 1mL를 취하여 0.5N HCl 용액 1mL를 첨가했다. 이는 전분 호화 과정에서 사용한 염기를 중화시켜 산성 상태로 만들기 위함이다.
마지막으로 이 혼합액 0.2mL에 증류수 4.8mL를 첨가하여 희석한 후, 요오드 용액 40μL를 넣어 반응시켰다. 희석과 요오드 첨가 과정은 분광광도계 측정을 위한 적정 농도의 시료 용액을 만들기 위한 것이다.
이와 같은 시료 준비 과정을 거쳐 아밀로스 농도에 따른 요오드 반응 정도를 측정할 수 있는 시료를 얻었다.
1.4.2. 표준용액 제조
표준용액 제조는 실험에서 매우 중요한 과정이다. 정확한 농도의 표준용액을 제조해야 검량선을 정확히 작성할 수 있고, 이를 통해 미지시료의 농도를 정확히 측정할 수 있다. 이 실험에서는 순수한 아밀로스를 이용하여 농도별 표준용액을 제조하였다.
먼저 순수 아밀로스 5mg을 0.5N KOH 용액 5ml에 녹였다. 이를 20분간 용해시켜 완전히 호화시켰다. 그리고 이 용액에서 1ml를 취하여 0.5N HCl 1ml를 가하였다. 여기에 증류수를 사용하여 0.20, 0.15, 0.10, 0.05, 0.00의 농도별로 희석하였다. 각 농도 희석액에 40μl의 요오드 용액을 가하여 요오드-아밀로스 복합체를 형성시켰다. 이렇게 제조된 표준용액을 이용하여 검량선을 작성하였다.
이와 같이 순수한 아밀로스를 이용하여 다양한 농도의 표준용액을 제조함으로써, 실험에 사용할 수 있는 신뢰성 있는 검량선을 작성할 수 있었다. 이후 미지시료의 농도를 정확히 측정하기 위해서는 이 검량선을 활용할 수 있다.
1.4.3. 검량선 작성
검량선 작성"이다. 표준용액의 농도별로 흡광도를 측정하여 검량선을 작성하였다" 실험에서는 순순 전분 아밀로스를 농도별(0%, 25%, 50%, 75%, 100%)로 제조하여 요오드와 반응시켜 그 흡광도를 측정하였다. 농도가 증가할수록 청색이 점점 진해지는 것을 관찰할 수 있었다. 이를 바탕으...
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