흡광계를 이용한 메틸레드 산해리 상수의 측정1. 실험 목적Spectrophotometer로 약산인 Methyl red의 해리 상수를 측정한다.2. 이론 및 원리입사광의 세기를 I0, 투과광의 세기를 I, 용액층의 두께를 b라고 하면 빛의 흡수는 Lambert의 법칙에 따라 다음과 같이 표시된다. (용액층의 두께가 증가할수록 투과도는 감소한다.)-log( {I} over {I _{0}} )=kbI/I0는 b의 증가와 더불어 지수함수적으로 감소하나, b는 대개 일정하다. 용액의 농도가 증가하면, I/I0는 다음과 같이 Beer의 법칙에 따라 감소한다.(용액의 농도가 증가할수록 투과율은 감소한다)-log( {I} over {I _{0}} )=k'2일반적으로 용액에 의한 빛의 흡수는 b와 c에 의존되는데, 위 두 식을 합하여 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.-log( {I} over {I _{0}} )=abca : 흡광계수 b : 용액의 두께가 1 cm일 때의 흡광계수를 몰흡광계수c : 농도, mol/L이것을 Lambert-Beer의 법칙이라고 부른다.a대신에 ε을 사용하고 I/I0는 투과도라 하고 T로 나타낸다. 투과도의 백분율이라 부르며 T%로, 투과도의 역수의 상용로그 log(I0/I)는 A로 나타내며 이를 흡광도라 한다. 그 결과 Lambert-Beer의 법칙은 아래와 같이 표현된다.A =- 해리 상수 (dissociation constant)해리에 있어 해리되어 있지 않은 분자와 해리에 의해서 생성한 원자 또는 원자단 사이에 질량작용의 법칙이 성립할 때, 그 평형상수를 해리상수라 한다. 온도, 전압에 따라 변하는 외에는 각 해리 반응에 특유한 상수이다. 전해질 용액의 전리인 경우는 전리 상수라 한다. 기호 Kd로 나타낸다.3. 초자 및 시약UV-vis 분광광도계, 1 cm 큐벳, 피펫, 대용량 플라스크, PH meter, Methyl red, sodium acetate, HCl, 초산4. 실험 방법1. 시약을 제조한다.i) stock solution 제조 (95% C2H5OH 300 ml + Methyl red 1 g을 증류수 500 ml로 희석)ii) methyl red standard solution 제조(95% C2H5OH 50 ml + stock solution 5 ml를 증류수 100 ml로 희석 )ⅲ) 산성용액제조(standard solution 10 ml + 0,1M HCl 10 ml를 100 ml까지희석)2. ⅳ) 염기성 용액제조(standard solution 10 ml + 0.04M CH3COONa 25 ml를 100 ml까지 희석)ⅴ) Acid Buffer solution 제조(standard solution 10 ml + 0.1M HCl 10 ml) ⅵ) Base Buffer solution 제조(standard solution 10ml + 0.1M NaOH 10ml)3. pH meter와 spectrophotometer 의 영점을 조절한다.4. 30분간 warming up을 한다.5. 분광광도계를 작동시키고 blank reference 증류수를 이용하여 100 %T를 맞춘다.6. 산성용액, 염기성용액을 넣고 파장변화에 따른 흡광도를 구한다.7. 산, 염기 용액에서 각각 최대 흡광도 파장을 찾아 몰흡광계수를 구한다.8. Buffer Solution으로 두 개의 파장에서 각각 흡광도를 구한다.9. 여러 완충용액 내에 있는 산성용액 염기성 용액의 농도를 구한다.10. pH meter를 사용하여 산성,염기성 Buffer solution의 pH를 알아낸다, Herdenson-Hasselbalch equation을 이용하여 산 해리 상수를 구한다.(H-H equation pH=pKa+log[base/acid]1.)5. 주의사항- 큐벳을 넣을 때 넣는 방향을 유의하여 넣도록 한다.- 분광광도법의 오차를 최소한으로 줄이기 위해서는 시료 용액 중에 콜로이드 입자가 없어야 하며, 큐벳을 깨끗이 닦아야 한다. 최대의 흡광도를 나타내는 파장에서 측정해야 한다.
