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화학 및 실험 - 평형상수와 르샤틀리에의 원리 확인 실험

평형상수의 결정과Le Chatelier 원리 확인000교수님000수업000조교님학번: 000000000이름:0001. 실험 제목: 평형상수의 결정과 Le Chatelier 원리 확인2. 목적 :반응용액의 흡광도를 측정하여 반응물과 생성물의 평형농도, 평형상수를 결정한다. 또한 이 반응에서 Le Chatelier 원리를 확인한다.3.실험원리질산철(Ⅲ)용액과 티오시안산칼륨 용액을 섞으면 다음 반응에 따라 붉은색을 띤 착이온인 이 생긴다.(진한 노랑) (무색) (적갈색)착 이온의 농도(x)를 측정하면 아래와 같이 이 반응의 평형상수를 계산 할 수 있다.여기서 와 는 각각 및 의 초기농도이다. 생성된 착이온의 평형농도는 착이온의 표준용액과 색을 비교하여 구할 수 있는데 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정함으로써 계산할 수 있다.빛을 흡수하는 착이온의 녹아있는 용액의 흡광도는 Beer's rule을 따른다. 즉 혼합용액에 의하여 빛이 흡수되는 정도는 용액의 농도와 빛이 용액을 통과하는 거리의 곱에 비례한다.ε : 몰 흡광계수 (cm-1⦁M-1)b : 빛이 용액을 통과하는 거리 (cm)C : sample 의 농도 (mol/L)또한 착이온은 450 nm의 파장에서 빛을 흡수하고 혼합용액의 착이온의 농도가 진할수록 흡광도는 증가한다.Le chatelier 의 원리: 평형에 있는 어떤 계에 외부에서 변화를 주면 그 계는 외부의 변화를 완화 시키는 방향으로 반응이 진행된다.화학 평형과 평형상수의 개념화학 평형 상태에서는 반응물이 생성물로, 또 생성물이 반응물로 변화하는 화학 반응이 끊임없이 일어나지만, 정반응과 역반응의 속도가 같아 반응물과 생성물의 농도가 시간에 따라 달라지지 않는다. 1. 화학 평형은 서로 다른 화학 물질들의 농도의 균형이다. 2. 화학평형은 서로 다른 물질들 사이의 화학 반응 속도의 균형에 의해 결정된다.화학 평형 상수는 화학평형 상태에서 주어진 조건 하에서 하나의 고유한 숫자로 나타낸 것이다. 화학 평형 상수는 구성 화학종의 평형 농도의 변화에 무관하게 주어진 온도에서 항상 일정한 값을 가진다. 균형 반응식이 인 화학 반응의 평형 상수 는 와 같이 쓸 수 있다2. 르 샤틀리에의 원리화학 평형에 영향을 주는 외부 요인들은 농도, 압력, 부피, 온도가 있다. 이 변수들에 따라 화학 평형은 크게 영향을 받는다. 르샤틀리에 원리는 이들 요인이 화학 평형에 어떤 영향을 주는지 설명해준다. 르샤틀리에 원리에 의하면 새로운 화학 평형 상태는 주어진 변화를 상쇄시키는 방향으로 결정된다. 예를 들어, 반응물을 추가로 넣어주면 추가된 반응물이 소멸하는 방향으로 반응이 진행되는 것이 변화를 상쇄시키는 것이다.3. Beer-Lambert의 법칙어떤 화합물의 용액 내를 빛이 통과할 때, 빛의 투과율, 용액을 빛이 통과하는 거리 사이에 성립하는 법칙이다.(=입사광의 강도, =투사광의 강도)이 법칙은 가 빛을 흡수하는 물질의 두께 에 비례한다는 람베르트의 법칙과 가 빛을 흡수하는 물질의 농도 c에 비례한다는 비어의 법칙을 합친 것이다.4. 착이온착물이 전하를 띠고 있을 때 착이온이라 한다. 착물이란 중신에 원자나 이온이 있고 그 주변에 여러 개의 다른 원자, 원자단, 이온, 분자 등이 입체적으로 배위하고 있어 하나의 원자집단이 된 물질을 의미한다. 착이온의 전하는 중심이온의 전하와 배위자의 전하를 합한 값이다. 예를들어[Co(NH3)6Cl2]+에서 중심이온인 코발트는 +3, 염화이온은 -1이다. 따라서 +3 + (-1) + (-1) = +1 이므로 전하는 +1이다.4.실험방법1. 혼합용액을 준비한다.① 준비된 비커에 번호를 매기고, 1번 비커에 메스실린더로 0.02M KSCN 용액 5.0 mL와 0.001M Fe(NO3)3용액 15.0 mL를 넣고 흔든다.② 2번 비커에 0.02M KSCN 용액 5.0 mL와 0.001M Fe(NO3)3용액 10.0 mL를 10 mL 메스실린더로 측정하여 비커에 옮겨 담고, 전체 부피가 20 mL가 되도록 5.0 mL의 증류수를 메스실린더로 측정하여 비커에 옮겨 담은 뒤 비커를 흔들어준다.③ 3번 비커에 0.02M KSCN 용액 5.0 mL와 0.001M Fe(NO3)3용액 5.0 mL를 10 mL 메스실린더로 측정하여 비커에 옮겨 담고, 전체 부피가 20 mL가 되도록 10.0 mL의 증류수를 메스실린더로 측정하여 비커에 옮겨 담은 뒤 비커를 흔들어준다.2. Le Chtalier 원리를 확인한다. (4번 비커)① 3번 비커의 용액 10 mL를 메스실린더로 측정하여 넣은 뒤 0.001M Fe(NO3)3 용액 0.5 mL를 메스실린더로 측정하여 넣은 뒤 비커를 흔들어준다.② 0.001M Fe(NO3)3 용액 0.5 mL를 첨가하기 전과 후의 색을 비교한다.(관찰 및 결과분석 1번에 기록)③ 위의 혼합용액의 흡광도를 측정한다.비커 번호시약12340.02M KSCN5.0 mL5.0 mL5.0 mL3번 비커 10.0 mL에0.001 M Fe(NO3)3 0.5 mL 첨가0.001M Fe(NO3)315.0 mL10.0 mL5.0 mL증류수0 mL5.0 mL10.0 mL전체 부피20.0 mL20.0 mL20.0 mL10.5 mL3. 혼합용액의 흡광도를 측정하여 평형농도를 구한다.① UV-VIS Spectrophotometer의 전원을 켜고 30분간 예열한다. 이 때 기기 안에 큐벳이 없어야 한다.② self-check / Select BW에서 2 nm로 자가 점검을 한다.③ 노브를 돌려서 Photometric을 선택한 후 Measure Mode가 Abs이고, 파장 수(WL Num: Wave Length Number)가 1인지 확인한 다음, 파장을 450 nm으로 설정한다.④ 증류수를 넣은 큐벳을 넣은 후 뚜껑을 닫고 Autozero를 눌러 영점을 맞춘다.⑤ 큐벳의 증류수를 버리고 1번 비커의 용액부터 순서대로 큐벳에 넣어 흡광도를 측정한다.* 주의사항 *1. 큐벳 안의 sample을 바꿀 때에는 2 번 정도 측정할 용액으로 세척해준다.2. 큐벳을 사용할 때 투명한 부분을 손이나 다른 도구로 만지지 않도록 한다.3. 실험이 다 끝난 후 큐벳을 확실히 세척하고 잘 말려준다.5. 실험기구 및 시약실험기구 : 큐벳 4개, 메스실린더 10 mL 3개, 100 mL 비커 4개, 스포이드 3개, 고무마개,NEO-S2117 UV/VIS spectrophotometer시약: 0.001M Fe(NO3)3•9H2O 용액, 0.02M KSCN 용액, 증류수Fe(NO3)3•9H2O 용액: 분자량 404.00, 용융점 47℃, 분해점 125℃KSCN 용액: 분자량 97, 녹는점 172.3℃, 비중 1.886, 무색Safety NoteFe(NO3)3•9H2O: 피부를 자극하여 산화시킬 수 있다.KSCN: 피부 발진 및 정신병을 유발할 수 있다.6. 참고문헌네이버 지식백과사이언스 올

자연과학| 2021.11.05| 6페이지| 1,000원| 조회(343)

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