[자연과학]일반화학실험 - 산 해리 평형

결과 보고서
산 해리 평형

1. Abstract

이번 실험에서는 pH meter를 사용해 pH를 측정하고, pH와 Ka, x〓[H+]의 관계식을 통해 Ka와 pKa, % 해리도를 계산할 수 있다. 그리고 pH를 통해 두 가지 미지 시료의 산해리상수를 구하여 미지시료를 결정한다. 한 단계 더 나아가 약산이 해리하는 특성을 알아보고 산-해리 평형의 상태를 예측해볼 수 있다.
실험 결과를 정확히 이해하려면 pH, Ka 등의 개념을 정확히 정의해야 한다. 먼저
pH 〓 -log10[H3O+]
이고 pH가 7보다 크면 염기성, pH가 7이면 중성, pH가 7보다 작으면 산성이다.①
HA ↔ H+ ＋ A-와 같이 해리하는 약산의 경우에 산-해리 평형상수(Ka)는 다음과 같이 주어진다.
Ka 〓 [H+][A-] / [HA]
그런데 H+이온이 하나 생길 때마다 A-이온도 하나씩 생기므로 [H+]〓[A-]〓x라고 할 수 있다. 그러면 평형 상태에서 약산의 농도, [HA]‘는 [HA]0-x로 주어진다. 따라서 산-해리 평형상수는
Ka 〓 x2 / ([HA]0-x)
로 나타낼 수도 있다.
pKa,는 pH와 비슷하게 생각하면 되는 개념으로 pH가 [H+]에 -log를 취한 것처럼 Ka에 -log를 취한 것이다.
pKa 〓 -logKa
마지막으로 %해리도는 ([H+] / [HA]‘) × 100(%) 〓 (x / [HA]‘) × 100(%)이다.
이번 실험에서는 pH meter라는 기기를 사용하게 되는데 이 기기는 매우 정교한 기기이므로 조심스럽게 다뤄야 한다. 유리전극을 1분 이상 대기 상에 놔두면 손상되므로 증류수에 넣어놓거나 아니면 용액 속에 담가두어야 한다.

2. Data and Result

sample Asample B0.1몰2.831.670.01몰…

1) pH의 정의로부터 x를 계산할 수 있다.

2) Ka 〓 x2 / ([HA]0-x) 에 대입하여 Ka를 계산하고

3)pKa 〓 -logKa에 Ka를 대입하여 pKa 를 계산할 수 있다.

4) %해리도 계산

5) 미지시료 A, B에서 인산(H3PO4)과 아세트산(CH3COOH)을 결정

3. Discussion