분광광도법에 의한 화학평형상수의 측정 결과 보고서

1. 실험 목적
분광광도법으로 약산인 메틸 레드 지시약의 산해리 상수(또는 평형상수)를 측정한다.

2. 실험 이론
단색광이 일정한 농도의 용액을 통과하면 용액은 빛을 흡수한다. 입사광의 세기를 Io, 투과된 투과광의 세기를 I라고 하면 투과도(transmittance) T는 다음 식으로 표현된다.

그리고 흡광도(absorbance) A는 투과도왿� 다음 관계식을 따른다.

용액의 두께를 b라고 하면 빛의 흡광도 A는 두께가 증가함에 따라 선형적으로 증가한다 (Lambert law).

여기서 K1은 비례상수이다. 또한 흡광도는 용액의 농도 C에도 의존하고, 농도가 증가하면 흡광도도 증가한다 (Beer law).

여기서 K2는 비례상수이다.
따라서 흡광도는 용액의 두께왿� 농도 모두에 의존하며, 위의 두 식을 합치면 다음의 식으로 표현된다.

이 식을 Lambert-Beer law로 부르고, 여기서 a는 비례상수로 흡광계수 (absorptivity)라 부른다. 만약 농도 C를 mol/L인 M 농도로 표시하고 두께 b를 1 cm로 하면, 이때의 흡광계수 a는 몰흡광계수(molar absorptivity)가 되고 a 대신 ε으로 표현한다. 그러면 위의 식은 다음 식으로 나타난다.

용액 중에 분석파장의 빛을 흡수하는 화학종이 두 종류 이상이면 이들의 흡광도는 가산성 (additivity)이 성립한다. 따라서 특정 분석파장에서의 흡광도 A는 다음 식을 따른다.

여기서 i는 용액에 존재하는 화학종을 의미한다. 이 식을 이용하면 혼합용액에 존재하는 화학종들의 농도를 각각 구할 수 있다. 예를 들어 두 화학종 x, y로 이루어진 혼합용액의 각 화학종의 농도(Cx, Cy)를 구하려면 두 개의 흡수파장(λ1, λ2)에서 이 혼합용액의 흡광도를 측정하고 위의 식에 대입하면 된다. 각 파 장에서의 몰흡광계수 εx, εy를 안다면 위의 식은 다음 식으로 나타난다.