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[화학실험] 화학반응에서 평형상수의 결정

실험목적
주어진 온도에서 화학물질이 반응하면 반응물질이 완전히 반응하지 않고 어느 중간 상태에서 반응물과 생성물의 농도가 시간에 따라 변하지 않는 평형상태에 도달하게 된다. 반응물의 농도를 여러 혼합비로 조절하여 용액을 만든 다음 반응계가 평형에 도달하였을 때 생성물의 농도를 분광광도게(spectrophotometer) 및 혼합용액의 색(color)를 이용하여 측정하고 반응의 평형상수(Kc)를 계산하여 본다.

실험원리
화학반응이 진행될 때, 반응은 정반응으로 완전하게 진행되기보다는 반응물과 생성물의 농도가 시간에 따른 변화가 없는 중간상태에 이르게 된다. 이러한 상태를 화학평형
(chemical epuilibrium) 이라한다. 반응 혼합물이 특정 온도에서 평형에 이르게 되면 반응은
반응물과 생성물의 농도로 표현된 화학평형 법칙에 따르게 되고 이러한 상태를 평형상수
(Kc)로 표현할 수 있다.

-평형상수-
1. 일정한 온도에서 다음과 같은 가역반응이 평형 상태에 있다면, 정반응의 속도와 역반응의 속도가 같고(), 평형계의 공존하는 반응 물질과 생성 물질의 평형 농도는 각각 일정하므로 다음과 같은 관계식이 성입한다.

평형상수
2. 평형상수의 성질
(1) 일정한 온도에서 각 화학반응의 K값은 농도와 압력에 관계없이 일정하다. 온도를 올리면, 발영 반응의 K값은 작아지고, 흡열 반응의 K값은 커진다.
(2) 역반응의 평형상수(K`)는 정반응의 평형상수의 역수이다.



(3) 불균일평형(둘 이상의 상이 공존하는 반응계의 평형)에서의 평형상수 식에서는 순수한 고체나 액체는 제외한다. 이들의 농도는 일정하기 때문에 상수로 간주 할 수 있기 때문이다.
본 실험에서는 철(Ⅲ)이온시안화이온응의 평행에 관하여 연구하고자 한다.

이온과 이온을 포함한 용액을 혼합하여 반응시켰을 때 반응은 진홍색의 의 착화합물 이온을 다소 형성시킨다. 그리고 이 반응이 평행을 이루었을때 와 의 몰수는 초기 혼합한 양보다 더 감소할 것이며 평형상수 Kc는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

위에서 Kc 값은 온도에 따른 상수이며 [ ]는 몰농도를 나타낸다. 주어진 온도에서 Kc는 일정한 값을 가지므로 초기의 과 의 양을 변화시키면 생성물의 농도가 변하게 된다. 따라서 각기 다른 혼합비로 섞은 반응계가 평형에 도달하였을 떄…(생략)
 

   
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