많은 화학 반응은 정방향과 역방향의 두 방향으로 진행됩니다. 시간이 지남에 따라 정방향 및 역방향 반응이 동일한 비율로 발생하고 반응물과 생성물의 농도는 더 이상 변하지 않습니다. 이것을 화학적 평형이라고 합니다.
화학적 평형에서 각 성분의 농도는 평형 상수 K에 의해 서로 관련되며, 이는 반응물 농도에 대한 생성물 농도의 비율이며, 각각은 화학량론 계수의 거듭제곱으로 상승합니다.
하지만 평형 농도는 어떻게 결정할까요? 한 가지 방법은 제품이 샘플을 통과하기 전과 후에 흡수하는 빛의 파장의 강도를 측정합니다. 강도 차이를 흡광도라고 하며, 이는 시료에 포함된 흡수 화합물의 양에 해당합니다.
전자가 대부분 바닥 상태를 차지한다는 것을 기억할 것입니다. 일정량의 에너지를 흡수하면 더 높은 에너지 수준으로 흥분합니다. 그 에너지는 빛의 특정 파장에 해당합니다. 이 파장을 찾고 분광 광도계로 흡광도를 측정할 수 있으며, 이 분광광도계는 샘플을 통해 광선을 유도하고 하나 이상의 파장에서 강도 변화를 측정합니다.
흡광도는 입사광의 강도에 대한 감쇠된 빛의 강도의 음의 로그와 같습니다. 서로 다른 알려진 제품 농도를 가진 여러 용액의 흡광도 값을 표시함으로써 흡광도와 농도 사이의 선형 관계를 관찰합니다. 이것은 맥주의 법칙의 예입니다.
맥주의 법칙은 이 방정식으로 수학적으로 표현되며, 여기서 A는 흡광도, 엡실론은 몰 감쇠 계수, 각 화합물에 대해 변하는 상수, l은 샘플을 통과하는 빛의 경로 길이, c는 화합물의 농도입니다.
특정 파장 및 경로 길이에서 주어진 화합물에 대한 선형 함수를 식별함으로써 평형 상태에서 용액의 흡광도 데이터를 사용하여 생성물의 평형 농도를 결정할 수 있습니다. 거기에서 반응물의 평형 농도를 계산하고 평형 상수를 풀 수 있습니다. 이 실험실에서는 철 (III) 이소 티오 시아네이트 용액을 준비하고 분광 광도계를 사용하여 다양한 농도에서 흡광도를 측정합니다.