실험6. 나뭇잎 중에 있는 납의 분광 광도법 정량 - 5조 - 정래웅 노승현 임수현 안지연 2006. 10. 29

1. Object - 나뭇잎에 있는 납을 디티존과 용매 추출법을 이용하여 분광학적으로 정량한다.

2. Reagent HNO3 아세트산, 황산과 함께 오래전부터 알려져 왔으며 중요한 강산중의 하나이다. 구리, 은 등을 녹이기 때문에 황산보다도 강하다는데서 강한 물이라는 뜻의 라틴어를 따서 agua foris라고 불린다. 농도 98% 이상의 질산은 무색의 액체이다. 흡습성이 강하고 발연한다. 빛을 쬐면 일부는 분해한다. 녹는점 -42’C 끓는점 86’C 비중 1.502이다

NaCN 무색 결정으로 녹는점 563. 7’C 끓는점 1496’C 이다. 조해성을 지나며 물에 녹는다 NaSO3 무색결정으로 비중 1.59이다. 37’C 이상에서는 무수염이 된다. 무수염은 무색의 결정 또는 분말이며 가열에 의해 분해된다. 공기중에서는 서서히 산화되나 n 수화염보다는 안정하다. 비스코오스염료의 제조, 티오황산나트륨의 제조원료, 환원제, 사진현상액, 표백제, 방부제에 사용되며, 고무공업, 플리스틱 공업등에서도 사용된다.

CHCl2 염화메틸을 염소화하거나, 클로로포름을 아연과 아세트산으로 환원하면 얻어지는 화합물이다. 녹는점 -96.8’c 끓는점 40.21’c이다. 유기화합물의 추출 및 반응용제, 냉매 등에 널리 이용된다. Pb(NO3)2 비중 4.53, 물, 알코올에 녹지만 진한 질산에는 녹기 어렵고 수용액에 진한 질산을 가하면 침전이 생긴다. 470’c이상으로 가열하면 분해된다.

3.Theory 금속의 용매 추출 고체 또는 액체에 적당한 용매를 가하여, 그 용매에 가용성 성분을 녹여내는 분리법을 말하며, 이는 금속 양이온을 분리하는 중요한 방법의 하나이다.

디티존 (Diphenylthiocarbazone) * 2가 또는 3가의 금속이완과 2:1의 비율로 반응하여 붉은색의 소수성 착화홥물을 형성한다.

디티존은 여러가지 금속이온과 수용액 중에서 반응하여 착화합물을 형성한다 디티존은 여러가지 금속이온과 수용액 중에서 반응하여 착화합물을 형성한다. 이들 착물은 사염화탄소, 클로로포름 등의 유기용매에 의해 추출되어 미량 금속이온의 정량 정성 분석에 이용된다. 이번 실험에서 디티존은 납과 착물을 형성하여 붉은색으로 나타나고 이는 유기층 (CHCl2)에 녹아 분별깔때기에 의해 분리된다. ( Extraction 해줄때에는 마개를 잘 막고 흔들어 준다음 분별 깔때기를 뒤집어 밸브를 열어주어서 gas 를 빼주어야 한다.)

Masking reagent 차폐·은폐라고도 하며, 처리하기 위하여 첨가하는 시약을 마스킹제, 또는 가리움제라고 한다 디티존과 반응하는 금속이온은 Mn, Fe, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi, Se, Te, Po 가 있다.

따라서 납성분을 검출 하려는 이번 실험에서는 디티존이 다른 금속 이온과 착물을 형성 하지 않고 납 이온과만 착물을 형성할수 있도록 masking해준다. Masking reagent로 Ammonia – cyanide – sulfite solution 을 사용 (각각의 역할 조사! Discussion)

티몰블루 지시약 * 티몰블루 지시약의 ph에 의한 색변화 적색 ph 1.2~2.8 황색 ph 8.0~9.6 청색

티몰블루 지시약의 역할 이번실험에서 나뭇잎을 HNO3용액에 넣고 잘 저어주어 금속이온들을 추출한 용액에 티몰블루 지시약을 1방울 떨어드리고 2M NH3용액을 지시약이 완전히 푸른색이 될때까지 가해준다. 티몰블루가 푸른색을 띠려면 염기성이 되야하기 때문에 NH3를 넣어주어 티몰블로가 푸른색을 띠게 한다. 디티존 금속 착물은 PH에 따라 반응하는 금속물의 종류가 다르다. 납은 PH 8.5~11정도에서 추출되므로 PH를 8정도로 만들어 주고 이 역할을 NH3이 하는 것이다. 그리고 PH를 확인하기 위해서 티몰블로 지시약을 사용해 주었다. 정리하면, masking reagent와 ph 조절을 통해 납이온만 선택적으로 분리해낸다.

분광광도법(spectrophotometry) 광원에서의 빛을 프리즘 혹은 회전발을 이용하여 분광하고 그 결과 얻어지는 단색광을 시료물질에 투사하여 그 시료의 광흡수정도를 측정하는 방법을 말한다. 시료물질의 정성 정량에 중요한 역할을 하고 있음과 동시에 약한산 및 약한 염기의 이온화 상수, 착염의 해리상수 도 그 성질, 반응속도, 더욱 복잡한 화합물의 분자구조에 대한 유용한 지식을 이 법에 의해 얻을수 있다. 측정기구로서는 분광광도계가 이용되며, 가장 대표적인 것으로서 베크만 분광광도계가 있다.

투광도와 흡광도 시료에 빛을 쪼이면 빛은 시료를 통과한다 투광도와 흡광도 시료에 빛을 쪼이면 빛은 시료를 통과한다. 이때, 빛의 일부가 시료에 의해 흡수 되어 쪼여준 빛의 세기(P0)와 통과해 나온 빛의 세기(P)가 다르게 된다. 투광도 T = P/P0 흡광도 A = log10 (P0/P) = - log T 광원 파장 선택기 시료 빛 검출기 P0 P

Beer’s law 흡광도 A = ℇ bc ℇ = 몰 흡광 계수 ( M -1 * cm -1 ) b = 빛의 통과길이 (cm) c = 시료의 농도 (M) Beer의 법칙을 통해 흡광도를 측정하면 농도를 알 수 있다.

4. Preocedure 용액의 준비 (예비실험조가 준비함) 용매추출 준비된 5개의 눈금 플라스크(50ml)에 10ppm 납 표준용액을 0,1,2,3,4ml pippet으로 취하여 담는다 각 시험관에 전체 부피가 10ml가 되게 증류수를 섞는다. 5개의 시험관에 약 30ml의 ammonia - cyanide – sulfite용액을 넣는다 여기에 12.5mldml 디티존용액을 각각 넣는다.

3.검량선 작성 이것을 분별깔대기에 옮긴후 마개를 잘 막고 CHCl2층이 붉게 될때까지 약 1분정도 잘 흔들어 준다. 분별깔대기를 잠시 방치하여 층이 완전이 분리된후 아래층에 있는 CHCl2용액만 따로 cock를 열어 준비한 5개의 시험관에 받아낸다. 3.검량선 작성 준비된 시험관 중 납 표준 용액이 10ml인 것에 대하여 파장을 400~600nm까지 20nm씩 증가시키면서 흡광도를 측정하여 흡광도가 최고일때의 값을 λmax로 정한다. (이때, 510nm부근인 500~520nm에서는 5nm씩 증가시킨다.)

2.납 표준용액이 1,2,3,4ml인 것들에 대해서는 λmax에서 흡광도를 측정한다. 4.나뭇잎 중 납의 정량 나뭇잎을 10cm * 10cm로 자른다 나뭇잎을 70’C로 데운 0.1M HNO3 용액 20ml에 넣고 약 2분정도 잘 흔든다.(이때 너무 짓이기면 엽록소가 빠져나와 색변화 알기 힘들다.) 이것을 거름종이로 여과시켜 깨끗한 용량플라스크 (50 or 100ml)에 담는다. 이 용액에 티몰블루지시약을 1방을 떨어뜨린 다음 2M NH3용액을 지시약이 완전히 푸른색으로 변할 때까지 가한다.

5. 4의 용액을 10ml취해서 용매추출과정(3~6)을 시행한다. 6. 5의 용액을 용매추출 한다음 λ max를 이용하여 이들의 흡광도를 측정한다 ( -우리 실험은 나뭇잎을 10*10cm로 자른것을 이용하기 때문에 실험책에 있는 5번 계산을 할 필요 없다.)

5. Data & Result 검량선 작성 λ = 507.5nm 일때 최대파장값을 갖고 따라서, pb2+의 부피가 0,1,2,3,4ml일때 각각의 흡광도를 측정하였다. (왼쪽 표)

507.5nm일때의 흡광도 data값을 이용하여 검량선 graph를 그린다.

우리조는 실험과정의 실수로 나뭇잎의 납성분을 검출하지 못하였다 우리조는 실험과정의 실수로 나뭇잎의 납성분을 검출하지 못하였다. 따라서 나뭇잎의 흡광도값을 임의로 설정하여 data처리과정을 보여주려 한다. 나뭇잎의 흡광도(임의값) = 0.291 이값을 납표준용액 으로부터 구한 검량선의 일차함수식에 대입하면 나뭇잎의 Pb2+의 부피를 구할수 있음 0.291 = 0.124 * x x = 2.347ml = 0.002347 L

10ppm 용액을 사용하였으므로 10mg/L * 0.002347 L = 0.02347mg 따라서, 나뭇잎 1cm2당 납의 질량은 0.02347mg / 100cm2 = 2.347 * 10-4 mg/ cm2

*주의사항* 나뭇잎은 되도록 큰 것으로 할 것 용매 추출시 각 시험관에 라벨을 붙여서 구분 분리시킨 용액 버리지 않고 잘 보관 할 것 색변화 주의깊게 관찰 할것 깔때기 흔들때 주의 실험 과정 4-1에서 필요한 질산 용액은 물중탕으로 한다.(산 위험) 폴리글러브, 고글착용 실험 순서 중요