실험 방법

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이원용 교수님
권보영 김상진 박준영 한상명
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1. 실험 목적
2. 이론
3. 시약 및 기구
4. 실험 방법
5. 결론 및 고찰
6. 참고
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• 나뭇잎에 있는 납을 디티존(Dithizone)과 용
매추출법을 이용하여 분광학적으로 정
량한다.
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• Beer’s Law : A ∝ b
빛을 흡수하는 물질의 두께에 비례
• Lambert’s Law : A ∝ c
시료의 몰 농도에 비례
• A = εbc = log(P0/P) = -logT
- ε =:몰 흡광 계수, T : 투광도 = P/P0
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• 단색화 파장만 이용할 수 있음
• 묽은 용액 (농도 0.01M 이하)에서만 작용
• 진한 용액에서 용질간의 전자 구름에 영향을 끼침
이론
실제
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• 전자기 복사에 노출
→ 고유의 에너지만큼 광자 흡
수
→ 분광계로 측정
→ 특정 주파수의 피크를 가짐
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• 발색단
– 자외선, 가시광선 영
역
– Conjugation
– π - π *, non- π* 전이
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기기 원리 설명
파장 선택기 (Wavelength Selector)
•
들어온 빛이 회절
발 (grating)을 거침.
•
회절발에서 파장
별로 빛을 분리
•
슬릿으로 원하는
파장의 빛을 내보
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기기
검출기 : 광전 증배관
원리 설명
• 빛 에너지 → 전기신
호
• 다이노드 : 양전하
• 1광자 → 106 전자로
증폭시킴.
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스펙트럼 띠 넓힘 현상
• 에너지준위의 세분
화
– 회전, 진동 부준위
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최대흡수파장
• 분석감응 최대
• 흡광도의 변화 최소화
– 기울기 0에 수렴
– 파장변화 영향 적어짐
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UV-Vis Blank Run
• CH2Cl2 용매의 흡광도를 측정해서 기본
값 보정
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•
•
•
•
C13H12N4S
유기용매에 용해
pH 8.5 ~ 11 : Pb2+와 붉은색 착화합물 형성
2, 3가 금속이온과 착화합물 형성
2
+ Pb2+
녹색
적색
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• 두 섞이지 않는 용매를 씀.
• 한 액체에서 다른 액체로
원하는 물질을 옮기는 방
법.
• Pb2+가 유기용매 CH2Cl2에 녹
아있는 디티존과 반응하
며 옮겨감
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• Ammonia-Cyanide-Sulfite solution (ACS)
– 350ml NH3(Conc.) + NaCN 30ml(10%) + 1.5g Na2SO3
– pH 약 11
• NH3 : 염기성
• NaCN, Na2SO3 : 타 금속이온과 결합, 제거
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•
•
•
•
C27H30O5S
적색 pH 1.2~2.8,
황색 pH 8.0~9.6
염기성에서 청색
• 납 추출 용액의 질산이 중화되었는지 확인
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• 납 용액 (Pb(NO3)2 , 10ppm)
• 질산 (HNO3)
• ACS 용액 (Masking agent – NaCN, Na2SO3, NH3)
• Methylene chloride (CH2Cl2)
• 티몰 블루
• 디티존 용액
• 50mL 비커, 분별 깔때기
• Micro pipet
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① Ammonia-Cyanide-Sulfite solution : 350ml 진한 NH3 + 10% NaCN
30mL + 1.5g Na2SO3를 증류수 1L에 묽힌다.
② Dithizone 용액 : 0.0075g Dithizone을 300mL CH2Cl2에 녹인다.
③ 1000ppm 표준 납 용액 : 1.60g Pb(NO3)2를 증류수 1L에
묽힌다.
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④ 10ppm working solution : Pb(NO3)2 용액을 1mL 취하여 100mL
까지 묽힌다.
⑤ 0.1M HNO3와 2M NH3 용액을 각각 제조한다.
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① 5개의 눈금플라스크(50mL)에 10ppm 납 표준용액을 0,
1, 2, 3, 4mL씩 Pipet에 취하여 담는다.
② 각 시험관의 전체 부피가 10mL가 되도록 증류수를
섞는다.
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③ 5개의 시험관에 약 30ml의 Ammonia-Cyanide-Sulfite용액
을 넣는다.
④ 여기에 10ml의 Dithizone 용액을 각각 넣는다.
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⑤ 이것을 분별 깔때기에 옮긴 후 마개를 잘 막
고 CH2Cl2층이 붉게 될 때까지 약 1분 정도 잘
흔들어 섞는다.
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⑥ 분별 깔때기를 잠시 방치하여 층이 완전히 분
리된 후 아래층에 있는 CH2Cl2 용액만 따로 cock
을 열어 준비한 5개의 시험관에 받아낸다.
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⑤~⑥ 과정
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① 준비된 시험관 중 납 표준용액이 4ppm인 것에 대
하여 흡광도를 측정하여 흡광도가 최고일 때의
λ값을 읽어 이 값을 λmax로 정한다.
② 납 표준 용액이 0, 1, 2, 3ppm인 것들에 대해서는 에
서 λmax 흡광도를 측정한다.
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① 준비한 나뭇잎을 70℃
로 데운 0.1M HNO3 용액
20mL에 넣고 약 2분 정도
잘 흔든다.
② 이것을 거름종이에 여
과시켜 깨끗한 용량플
라스크(50mL or 100mL)에
담는다.
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③ 이 용액에 티몰 블루 지시약을 1방울 떨어뜨린
다음 2M NH3 용액을 지시약이 완전히 푸른색(녹
색)으로 변할 때까지 가한다.
④ ③의 용액을 10ml 취해서 용매추출과정(2)의 ③⑥번)을 시행한다.
⑤ ④의 용액을 용매추출한 다음 λmax 를 이용하여
이들의 흡광도를 측정한다.
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① 준비한 나뭇잎을 종이 위에 놓고 테두리를 따라
그린 다음 그것을 잘라내어 무게를 잰다.
② 같은 종이를 10cm×10cm(100cm2)로 잘라서 무게를 잰
다.
③ 나뭇잎 100cm2당 납의 질량을 계산한다. (μg/100cm2 or
mg/100cm2)
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3ppm 포함
λmax
3ppm 제거
1.3841 (4ppm)
0.9967 (3ppm)
0.9062 (2ppm)
0.7135 (1ppm)
0.3125
0.5844 (나뭇잎)
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0.8032
0.8544
• 0.2581x + 0.3771 = 0.5844,
x = 0.8032 ppm(mg/L)
• 0.2426x + 0.3771 = 0.5844,
x = 0.8544 ppm(mg/L)
• 0.8032mg/L × 0.023L = 0.0018474 mg
• 0.8544mg/L × 0.023L = 0.0019651 mg
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• 나뭇잎 모양 종이 질량 0.096g, 100cm2 종이 0.777g
0.096 : 0.777 = x : 100, x = 12.35521 (나뭇잎 단면적, cm2)
• 0.0018474 ÷ 12.35521 = 0.001495 (Exp. 3ppm에서의 나뭇잎 1cm2 당 납 질량)
• 0.0019651 ÷ 12.35521 = 0.001591 (모든 값에서의 나뭇잎 1cm2 당 납 질
량)
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•
Exp. 3ppm에서의 나뭇잎의 납 :
0.149521mg / 100cm2 (149.521μg / 100cm2)
•
모든 값에서의 나뭇잎의 납 :0
0.159052mg / 100cm2 (159.052μg / 100cm2)
기울기
ppm
실제 함량(mg
1cm2당 mg
100cm2당 m
0.2581
0.8032
0.018474
0.001495
0.149521
0.2426
0.8544
0.019651
0.001591
0.159052
Error (%)
6.17761
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• 증류수에 금속이온이 존재했을 수 있음
• Masking agent가 완벽하게 작용하지 않음(디
티존이 다른 금속을 잡을 수 있음)
• 용매추출과정에서 에러
• 종이를 자를 때 부정확 할 수 있음.
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•2011학년도 첨단과학기자재 사용 직무연수
(1기) 교재
•“나뭇잎 중 납의 분광광도 정량” (이원숙)
•“자외선-가시광선 분광광도법(UV-Visible
Spectrophotometry)의 원리” (김용현)
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