[예비,결과]물질의 상태와 확인- 메틸레드의 변화

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목차

1.실험목적

2.이론
-산과 염기의 반응
-지시약의 정의,종류
-pH와 중화적정

3.기구 및 시약

4.시약조사

5.기구조사

6.실험결과

7.고찰

본문내용

바깥 표면의
빈 자리를 수소이온(H+)이 차지하게 된다. 이렇게 되면 유리막 안쪽 표면에 결합되어 있던
수소이온이 유리막이 전기적으로 중성을 유지할 때까지 유리막으로부터 유리되고 이들은 유
리전극 내부에 존재하는 염소이온과 결합한다.
그러므로 유리전극의 안쪽에서는 염소이온의 농도가 낮아지게 되고, 바깥쪽에서는 수소
이온의 농도가 낮아지게 된다. 이와 같은 유리전극의 안과 밖의 전하차이가 전위차의 원인
이 된다. 이와 같은 이유로 유리전극을 수소이온 농도가 a1인 시료용액(25℃)에 담그면 얇
은 유리막 사이에 막전위(Em)가 나타난다.
Em = Ea+ 0.0591 log(a1/a2)
여기서 Ea는 유리막 양면의 물리적, 화학적 성질과 오염상태에 따라 결정되는 상수이다.
a2는 유리막 내부의 수소이온농도이기 때문에, 항상 일정하므로 윗식은 상수 K를 사용하여
다음과 같이 쓸 수 있다.
Em = K + 0.0591 loga1
Em = k - 0.0591 pH
즉 유리전극 안과 밖의 전위차는 외부용액의 수소이온농도의 척도가 된다. 그러나 유리
전극은 전기저항이 대단히 커서 이 전지회로에 흐르는 전류가 너무 작기 때문에 반드시 큰
증폭장치를 이용하여야 정밀한 pH 값을 측정할 수 있다.
유리막이 건조하여 탈수되면 Ea값이 크게 변하고 물에 담그어 원상으로 돌아오는데 오랜
시간이 걸리기 때문에 유리전극은 항상 pH 7의 완충용액이나 0.1M KCl 용액에 담그어
보관하는 것이 좋다. pH 미터를 사용할 때에는 pH가 알려져있는 표준완충용액을 이용하여
pH 미터를 표준화한 후 사용하여야 한다. 일반적으로 pH 미터를 표준화할 때에는 2종류의
완충용액을 이용하는데 pH를 측정하려는 용액이 산성 용액이며 pH 7과 pH 4의 완충용액
을 이용하고 알칼리성 용액이면 pH 7과 pH 10의 완충용액을 이용하여 표준화한다. 또한
그림 3에서보는 바와같이 pH는 온도에 따라 변화하므로 pH 미터를 표준화할 때는 완충용
액의 온도를 입력하여 온도에 의한 표준화도 병행하여야 한다. pH 미터를 사용한 후에는
전극의 관리를 잘 하여야 한다. 반드시 증류수로 전극 전체를 깨끗이 세척하여야 하며 단백
질이나 무기물이 많은 시료의 pH를 측정한 후에는 더욱 주의를 기울여 세척하여야 한다.
전극의 유리막 부분이 단백질로 오염되었을 때는 0.1M HCl 용액에 30분 정도 담그어 세척
하고, 무기물의 경우는 0.1M terasodium EDTA로, 유지류의 경우는 알코올 등으로 세척한
다.
<그림1> pH미터의 유리전극 <그림3> 온도변화가 pH에 미치는 영향
<그림2> 시료와 유리막사이의 수소이온의 움직임
2) 분광광도계
=> 빛의 양을 전기적 에너지로 바꾸어서 측광하는 분광광도계를 말한다 다양한 파장 영역의 빛을 측광하기 위해 각 파장대 별로 여러 종류의 검출기를 사용하며, 관측하는 방법으로 나눈 종류는 수동형, 자동기록형, 직접 관찰형 등이 있다.
※분광광도계의 원리
① 복사선의 흡수
자외선, 가시광선과 같은 복사선이 투명한 물질층을 통과하는 경우 특정 주파수의 복사선
세기가 선택적으로 감소되는 경우가 있는데, 이러한 현상을 \'흡수\' 라고 한다. 이때 복사선
에너지의 일부는 물질의 원자 또는 분자로 이동되고 그 결과 입자는 바닥 에너지 상태에서
높은 에너지 상태, 즉 들뜬 상태로 된다.
M + hi --> M-e
M-e = 광자에너지 hi를 흡수하여 생성된 들뜬 상태의 원자 또는 분자의 입자
들뜬 상태의 수명은 대단히 짧으므로(10-8~~10-9초) 곧 몇 단계의 이완과정을 거쳐 에너
지를 잃어버리는데 가장 일반적인 이완과정은 다음과 같이 들뜬 에너지가 열로 변화되는 경
우이다.
M* --> M + 열
M*의 수명은 대단히 짧기 때문에 어떤 순간에도 그 농도는 무시할 정도이며 생성된 열에너
지는 일반적으로 검출할 수 없을 정도로 작다. 이완과정에서 M*가 분해되어 새로운 화학종
을 생성하는 수도 있고 형광 또는 인광의 방출과정을 거치는 수도 있다.
② 전자전이의 종류
가시-자외선 영역의 전자전이는 분자의 최외각 전자 즉 원자가 전자가 관련되며 이러한 전
자전이를 일으키는 전자 및 관련 궤도함수의 종류에 따라 다음 세 가지로 구분된다.
(1)σ,η,π-전자전이
유기화합물의 원자내 전자는 결합에 참여하는 형태에 따라 σ-전자, η-전자, π-전자로 구별
되며, 이러한 전자전이는 전자가 결합성 궤도함수에서 반결합성 궤도함수로 이동하는 것을
의미한다. 이때 전자의 전이는 선택규칙에 의해 제한된 에너지 준위에서만 가능하게 된다.
허용된 전이는 σ→σ* 전이, η→η*전이, π→η*전이가 있다.
(2)d, f-전자전이
전이 금속은 d-전자를 포함하는 주 전이원소와 f-전자를 포함하는 란탄족원소 및 악티늄족
원소로 구분된다.
(3)전하이동전이
전하이동전이는 한 분자내에 강한 전자 주개와 전자 받개의 성질을 띤 성분이 공존할 때 나
타나며 몰 흡수율이 가장 크므로 분석에도 용이하고 정량시에도 정확한 결과를 얻을 수 있
다.
③발색단
광의로는 전자전이를 일으키는 원자단을 발색단이라고 할 수 있으나, 보통 불포화 결합을
포함하는 흡광 원자단을 \'발색단\' 이라 한다. 유기물의 경우에 작용기, 무기물의 경우에 2원
자 이상으로 된 음이온을 말하며 대부분 자외선부에서 흡수가 일어난다.
④조색단
자신은 자외선부의 빛을 흡수하지 않으면서 최대흡수파장을 장파장으로 이동시키고, 띠의
세기도 증가시키는 원자단을 \'조색단\' 이라 한다.
⑤분광법칙
전자 전이에 의해 일어나는 빛의 흡수 에너지는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
△E = hv = hc/λ
h:플랑크 상수, c:빛의 속도
물질이 흡수하는 빛 에너지는 진동수나 파장 단위로 측정될 수 있으나 실제적으로는 빛의
흡수에너지, 즉 흡수파장과 흡수강도를 나타내는 흡수띠의 세기로 나타낼 수 있다. 이러한
흡수띠의 세기는 빛의 흡광도 또는 투광도로 측정되는데 이 성질은 전자전이의 특성뿐 아니
라 흡수물질의 농도와도 관계가 있다. 일정한 파장의 빛이 시료 분자에 흡수될 때 고려되는
정량적 기본 법칙은 두 가지로 생각할 수 있다.
(1)Lambert법칙
액체상태의 시료를 투명한 큐

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