[자연과학][일반화학실험] 평형상수의 결정

[일반화학실험] 평형상수의 결정

1. Abstract & Introduction

가역반응에 있어서는, 원계에서 생성계로 향하여 반응이 진행하여(정반응) 생성계가 생김에 따라, 생성계에서 원계로 향한 역반응이 빨라져서, 결국은 정반응속도와 역반응속도가 균형이 잡혀서 겉보기로 반응이 정지한 것과 같이 되는데, 이렇게 된 상태를 화학평형이라고 한다. 평형에서는 원계와 생성계의 화학퍼텐셜(공간적으로 한결같은 상태인 물질계에 있는 한 성분의 분량이, 외계에서부터의 출입 또는 화학반응 등으로 증감할 때 그 계의 기브즈 자유에너지의 변화량을 결정하는 세기변수)1)은 서로 같다. 산과 알코올에서 에스테르가 생성하는 반응은, 실험적으로 화학평형의 존재를 명시하는 좋은 보기이다.
람베르트 베르의 법칙(Lambert-Beer`s Law)2) : 빛의 흡수에 관한 람베르트 법칙과 베르의 법칙을 짜모은 것을 말한다. 입사광의 세기를 I0, 투과광의 세기를 I, 흡수 물질층의 두꼐를 b, 농도를 c로 할 때
loge(I0/I) = εbc
로 나타내어 진다. 용액인 경우의 투과광의 세기를 I, 순 용매 투과광의 세기를 I0으로 했을 때 성립하는 같은 형인 관계를 가리키는 경우도 있다. εbc를 흡광도라고 한다. c가 몰농도인 경우의 ε을 몰흡광계수라고 하는데, 일반으로 물질과 파장만에 따라 정해지는 상수이다.
베르의 법칙3) : 기체 또는 용액에 의한 빛의 흡수는 그 속의 분자수만에 따라서 정해지고, 묽힘 떄문에 분자수에 변동이 없는 한, 묽힘도와는 관계 없음을 뜻하는 것인데, 농도가 아주 커지면 다소의 수정을 요한다.
이 실험에서는 spectrophotometer(광도측정계)를 이용해서 람베르트 베르의 법칙에 의하여 농도를 계산한 후, 평형상수를 구하도록 한다.

2. Data & Results

표준용액에서의 ε값
851
시…

3. Discussion

(1) 만일 실험 데이터가 Fe(SCN)2+를 생성한 것이라면 화학반응식간의 관계는 다음과 같다.

(2) 시험관 1의 반응 가정에 대한 고찰

(3) 조교님이 추천했던 무한 수열의 규칙을 응용해서 평균 K의 값을 통해 역으로 FeSCN2+의 농도를 알아내고, 다시 그 농도로 K값을 알아보는 방법은 실행에 효율성이 없는 것 같다. 왜냐하면 똑같은 농도에 대해서 여러번의 실험을 했을 떄는 가능할지 모르겠지만, 위와 같이 농도가 전부 틀린 데이터에서는 적용이 힘들다. 예를 들어 위의 데이터에서 얻은 평균 평형상수를 2번 시험관의 데이터에 적용해서 FeSCN2+의 조정된 농도를 구했다고 하더라도, 이 값을 가지고 3번 시험관으로 넘어갈 만한 관계를 찾지 못했다. 즉 3번 시험관에 대한 데이터도 2번 시험관처럼 별도로 계산되어 질수는 있겠지만 각각의 시험관에 있는 FeSCN2+의 농도는 서로 상호관계를 찾을 수 없으므로(물론, 평형상수를 통해 상호관계가 있긴 하지만 지금 우리는 정확한 평형상수를 모른다는 가정하에 정확한 평형상수를 구하고자 하므로 평형상수를 통한 상호관계는 배제한다.) 각각의 시험관에 대한 데이터를 연결시킬 수가 없다.

4. Reference

1) 이화학사전, 김병희, 성문각, 1983, pp1552

2) 이화학사전, 김병희, 성문각, 1983, pp259

3) 이화학사전, 김병희, 성문각, 1983, pp259