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실험결과

[자연과학]화학實驗(실험) - FeSCN2+의 화학평형상수 결정하기[비색법]

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작성일18-05-08 20:20

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실험결과/화학

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설명

FeSCN2+의 화학평형상수 결정하기(비색법)


experiment(실험)목적 : 비색법을 이용해 FeSCN2+의 화학평형 상수를 결정할 수 있다
experiment(실험)이론(理論) :
`평형상수`
반응물을 섞어서 적당한 조건에서 생성물이 만들어지는 과정은 시간이 지나면 더 이상 반응이 진행되지 않는 평형 상태에 도달하게 된다 평형상태에서는 정반응의 속도와 역반응의 속도가 같아서 겉보기에 반응이 진행되지 않는 것처럼 보인다.
화학반응이 이러한 평형에 도달했을 때 반응물과 생성물의 농도는 일정한 관계를 갖게 되는데 평형상태에서 반응물과 생성물의 상대적인 양의 비를 평형상수라고 한다.
aA +bB cC+dD의 반응에서 평형상수 K 〓 이다.

`비색법`
미지 시료용액 및 기지 표준용액에 적당한 시약을 가하는 등으로 착색시켜 양자의 색깔의 농도와 색조를 투과광이나 반사광으로 비교하여 정성정량하는 방법으로 비색 분석이라고도 한다.

`FeCN2+가 생성되는 반응`
질산철(Ⅲ) 용액과 KSCN용액을 짙은 붉은색의 착이온인 FeCN2+가 생긴다.
Fe3+(aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq)
노란색 무색 짙은붉은색
이 반응의 평형상수 K〓가 된다
넣어준 Fe3+와 SCN-의 농도가 각각 a와 b이고, 평형에 도달했을 때 FeSCN2+ 이온의 농도가 x라면 평형상수는 아래와 같이 표현된다
K〓
이 반응에서 생성된 착이온의 농도는 분광광도계를 사용하면 정확하게 측정할 수 있지만, 이 경우에는 착이온의 색깔이 짙기 때문에 표준 용액의 색깔과 비교해서 쉽게 그 농도를 알아낼 수 있다

`Beer`s Law`
빛을 흡수하는 물질이 녹아있는 용액의 흡광도(A)는 Beer`s law을 따른다.
A 〓 εbc (ε-몰흡광계수, M-1cm-1, b-빛의 통로 길이, cm, c-시료의 농도, M)
즉 용액에 의하여 빛이 흡수되는 정도는 용액의 농도와 빛이 용액을 통과하는 거리의 곱에 비례한다…(생략(省略)) .
농도가 Co인 FeSCN2+ 용액을 높이가 cm가 되도록 시험관에 넣고, 농도를 알고 싶은
FeSCN2+ 용액을 다른 시험관에 넣어서 두 시험관 속에 담긴 용액의 색깔이 같아지도록 용액의 양을 조절한다. 미지 시료를 담은 시험관에서 용액의 높이가 이라면, 미지 시료의 농도 〓이다.
FeSCN2+ 표준 용액은 일정한 양의 SCN-을 넣은 용액에 Fe3+을 과량으로 넣어서 평형을 오른쪽으로 충분히 이동시키면 만들어진다.
준비물 : 눈금실린더(10mL) 6개, 100mL 눈금실린더 1개, 약포지, , 자, 스포이트, KSCN, 백색용지, 증류수, 유리막대, 비커, 네임테이프

KSCN

※유의점
1. 시험관은 굵기와 모양이 모두 같은 것을 사용해야 한다.
2. 색깔차이를 비교할 때
시험관 옆에서 빛이 들어오지 않도록 종이로 둘러싼다.
흰 종이 위에 시험관을 올려놓고 색차를 비교하되 기울기차이가 없는 곳에 올려놓고 비교한다. (이 때 빛이 들어오는 방향에 의해서도 색 차이가 날 수 있으므로 유의하도록 한다.)
3. 사람마다 색을 인지하는 능력이 다르므로 가급적 동일한 결과를 얻기 위해 한사람이 experiment(실험)을 진행하도록 한다.
4. Spectrophotometer cell을 다룰 때, 편광면에 손을 대지 않는다.
experiment(실험)과정 :
1. 5개의 눈금실린더에 번호를 붙여서 새로 만든 0.002M KSCN 용액 5mL씩을 눈금실린더로 측정해서 넣는다.
2. ①번 시험관에 0.2M Fe(NO3)3 용액 5.0mL를 눈금실린더로 측정해서 넣고 잘 흔들어준다.
이 눈금실린더의 SCN-는 모두 FeSCN2+로 변환되었다고 생각하고 표준 용액으로 사용한다.
3. 0.2M Fe(NO3)3 10mL를 10mL 눈금실린더로 측정해서 50mL 눈금실린더에 넣고, 증류수를 가해서 전체 부피가 25mL가 되도록 한다. 용액을 비커에 옮겨서 잘 섞은 다음 5.0mL를 덜어서 ②번 눈금실린더에 넣고 잘

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