[일반화학실험] 지시약과 pH

Title : 지시약과 pH
Date : 2014년 10월 8일 수요일
Principle
지시약은 그 자신이 약산 또는 약염기로서 해리된 상태왿� 해리되지 않은 상태의 색깔이 전혀 다르므로 가해주는 산 또는 염기에 의해 독특한 색깔을 나타낸다. 이러한 성질을 이용하면 지시약의 색에 대한 비교에 따라 여러 용액의 pH를 결정할 수 있다. 지시약은 산-염기쌍으로 존재하며, 서로 짝을 이루는 산과 염기의 색이 다르다. 약산의 HIn에 대한 평형 해리식은 다음과 같이 쓸 수 있다. 지시약의 색은 이므로 높은 에서는 산형 의 색이 나타나고 낮은 에서는 염기형 의 색이 나타날 것이다. 이면 산형과 염기형의 중간정도의 색깔이 나타날 것이며 이때 이다. 따라서 지시약에 따라 이 되는 특정한 의 값이 존재한다. 실제로 우리가 지시약의 변색을 감지할 수 있는 는 일정한 범위가 있고 이를 변색범위라고 하며 보통 pH로 나타낸다, 탄소화합물인 페놀프탈레인은 분자식이 이다. 페놀프탈레인의 염기형의 진한 적색은 가시영역의 빛의 흡수에 의한 것이며 산형은 가시광선의 흡수가 없고 자외선 영역의 빛을 흡수하므로 무색이다. 빛의 흡수파장이 자외선 영역에서 가시영역으로 바뀌는 것은 분자가 두 개의 양성자를 잃음으로서 공명을 이루어 전자가 비편재화(delocalization) 되기 때문이다. 페놀프탈레인의 경우, 감지할 수 있을 정도의 변색이 일어나는 pH 범위는 8~10, 즉 가 M 까지이다. 페놀프탈레인의 8.9이므로 이 되는 pH는 8.9이다. 지시약의 색은 일반적으로 매우 강렬하므로 극히 소량을 첨가하여도 변색을 감지할 수 있고, 용액 자체의 pH 변화를 막을 수 있다. 흔히 사용되는 지시약의 종류왿� 변색 범위는 다음과 같다. 주어진 산염기 적정에서 어떤 지시약을 쓸 것인가는 당량점의 pH를 예측하고, 그 pH 부근에서 변화하는 지시약을 선택함으로써 결정된다. 순수한 물의 극소량이 다음과 같이 해리한다. 위 반응에 대한 평형상수는 다음과 같다. 이 값은 25℃ 순수한 물에 대해서는 항상 일정하다. 정의에 의한 pH식은 다음과 같다.