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출처: 마이클 에반스 박사 연구소 — 조지아 공과대학
평형상시, K,화학시스템에 대한 제품 농도의 비율은 평형에서 반응성 농도에 대한 비율이며, 각각 각각 각 스토이치오메트릭 계수의 힘으로 상승한다. K의 측정은 화학 적 평형시스템에 대한 이러한 농도의 결정을 포함한다.
단일 컬러 성분을 포함하는 반응 시스템은 분광계로 연구될 수 있다. 착색 성분에 대한 흡광도와 농도 사이의 관계는 반응 시스템에서 의 농도를 결정하는 데 사용됩니다. 무색 성분의 농도는 균형 잡힌 화학 방정식과 착색 성분의 측정 된 농도를 사용하여 간접적으로 계산될 수 있습니다.
이 비디오에서 Fe(SCN)2+에 대한 맥주의 법칙 곡선은 경험적으로 결정되고 다음 반응을 위해 K 측정에 적용됩니다.
반응제의 다른 초기 농도를 가진 4개의 반응 시스템은 K가 초기 농도에 관계없이 일정하게 남아 있다는 것을 보여주기 위하여 조사됩니다.
1. Fe (SCN)2 + 맥주의 법칙 곡선 결정
2. 철 (III) 토오시네이트 시스템에 대한 K 측정
| 튜브 번호 | 음량 1.0 x 10-4 M Fe (NO3)3 (mL) |
음량 0.50 M KSCN (mL) |
음량 0.10 M HNO3 (mL) |
| 1 | 1.0 | 5.0 | 4.0 |
| 2 | 2.0 | 5.0 | 3.0 |
| 3 | 3.0 | 5.0 | 2.0 |
| 4 | 4.0 | 5.0 | 1.0 |
| 5 | 5.0 | 5.0 | 0.0 |
표 2. 적절한 양의 Fe(NO3)3,KSCN 및 HNO3 솔루션이 튜브 2 - 5에 배치됩니다.
| 튜브 번호 | 음량 0.0025 M Fe(NO3)3 (mL) |
음량 0.0025 M KSCN (mL) |
음량 0.10 M HNO3 (mL) |
| 6 | 1.0 | 1.0 | 5.0 |
| 7 | 1.0 | 2.0 | 4.0 |
| 8 | 2.0 | 2.0 | 3.0 |
| 9 | 2.0 | 3.0 | 2.0 |
표 3. 적절한 볼륨0.0025 M Fe(NO3)3,0.0025 M KSCN 및 0.10 M HNO3 솔루션.
화학 반응의 평형 상수를 결정하는 것은 시간이 지남에 따라 제품을 형성할 정도에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있습니다.
모든 화학 반응은 반응이 진행을 중지했을 때 제품 및 반응제의 농도의 비율을 반영하는 평형 상수, K와 연관된다. K를 측정하려면 이러한 농도를 결정해야 합니다.
반응에 단일 컬러 구성 요소가 포함되어 있는 경우 빛과의 상호 작용을 측정하여 농도를 분별할 수 있습니다. 그런 다음 비색 성분의 농도는 균형 잡힌 화학 방정식을 사용하여 간접적으로 계산할 수 있습니다. 이 비디오는 분광계의 사용을 보여 주며, 섬기 티오시안테 반응에 대한 평형 상수를 경험적으로 결정합니다.
대부분의 화학 반응은 전방 및 역 방향 모두에서 진행됩니다. 반응이 진행됨에 따라, 전방 및 역반응이 동일한 속도로 발생하는 지점에 도달한다. 이것은 화학적 평형으로 알려져 있습니다. 이러한 정상 상태에서, 각 계수의 힘으로 상승된 반응성 농도에 대한 제품 농도의 비율은 평형 상수, K에 해당한다. 관심 체계에 대해 K를 측정하려면 계수를 알려야 하며, 농도는 직간접적으로 결정되어야 합니다. 맥주 - 램버트 법에 따르면, 유색 인종의 농도는 빛의 특정 파장에서 흡수 하는 에너지의 양인 그것의 흡수에 비례. 이는 A가 흡수성인 경우, 엡실론이 어금니 감쇠 계수인 경우, 화합물 특이적, l은 시료를 통한 경로 길이이며, c는 농도인 수학적으로 발현될 수 있다. 교정 곡선은 알려진 농도의 여러 솔루션을 테스트하고 결과 흡수도 값을 플로팅하여 만들어집니다. 이 교정 곡선을 사용하면 알 수없는 농도의 솔루션을 연구 할 수 있습니다. 흡광도 측정은 착색 종의 농도를 결정하는 데 사용됩니다. 이어서, 나머지 반응제 및 제품의 농도를 계산할 수 있다. 다음 절차는 철 티오야네이트 복합체를 형성하기 위해 티오야네이트와 철 3의 반응을 연구할 것입니다.
농도가 결정되면 K의 값을 초기 변경-평형 또는 ICE, 표로 계산할 수 있으며, 이는 결과에 더 설명될 것이다.
이제 분광측정 방법을 사용하여 평형을 일정하게 결정하는 방법을 이해하게 되었으므로 절차를 시작할 준비가 되었습니다.
샘플을 측정하기 전에 교정 곡선을 생성해야 합니다.
우선 증류수를 빈칸으로 사용하여 UV-vis 분광광계를 제로하여 흡수도가 없습니다. 분광계에 큐벳을 삽입할 때, 빛이 투명한 면을 통과하도록 방향을 향하고 액체 수준이 빔의 경로 위에 있는지 확인하십시오.
그런 다음 텍스트 프로토콜에 표시된 바와 같이 각 반응성 솔루션의 표시된 볼륨을 포함하는 5개의 시험관을 준비하여 제품의 다양한 농도를 산출합니다. 각 튜브를 장갑을 낀 손가락으로 덮고 부드럽게 흔들어 섞습니다. 튜브가 10 분 동안 휴식을 취하도록 허용하십시오.
파스퇴르 파이펫을 사용하여 소량의 중농도 시료인 용액 3을 큐벳으로 이송하여 분광계에 놓습니다. 스펙트럼을 획득하고 λ최대(최대 파장), 람다 최대 및 흡광도를 기록합니다. 그런 다음 가장 희석된 용액으로 시작하여 λ max(람다최대)에서 남은 모든 용액의 흡광도를 측정합니다. 모든 측정에 동일한 큐벳을 사용하여 각 샘플 사이에 3번 헹구십시오. 솔루션 2 – 5에 대해 이 프로세스를 반복합니다.
각 용액에 대해 측정된 흡광도와 철 의 농도를 플롯합니다. 데이터에 가장 적합한 줄을 결정합니다. 이 선의 경사는 어금니 감쇠 계수입니다.
이제 표준 솔루션에 대한 데이터가 수집되었으므로 텍스트 프로토콜에 표시된 대로 표시된 볼륨의 솔루션이 포함된 4개의 중간 테스트 튜브를 준비합니다.
각 튜브를 손가락으로 덮고 부드럽게 흔들어 섞습니다. 10분 이상 서 게 하십시오. 이 휴식 기간을 통해 솔루션이 화학 적 평형에 도달 할 수 있습니다.
파스퇴르 파이펫을 사용하여 소량의 용액 6을 큐벳에 전송하고 분광계에 배치합니다. 스펙트럼을 획득하고 미리 결정된 λ 최대값으로 측정된 흡광도를기록한다. 솔루션 7에서 9까지이 프로세스를 반복합니다.
모든 샘플을 측정하면 솔루션 1 – 5에 대한 어모및 흡수성 데이터를 분석할 수 있습니다. 모든 철이 반응하여 분석을 단순화하는 데 많은 초과 티오야네이트가 사용되었습니다.
데이터는 보정 곡선을 만들기 위해 플롯됩니다. 빛의 경로 길이, l은 일반적으로 1cm이며 계산에서 고려할 수 있습니다. 따라서 7600으로 계산된 선의 경사는 감쇠 계수입니다. 시험 용액 6 – 9의 경우, 이 값과 흡수도는 평형에서 철 틸오카네이트 농도를 계산하는 데 사용됩니다. 이 데이터를 사용하면 ICE 테이블을 활용할 수 있습니다.
초기 반응성 농도는 용액에 첨가된 철과 티오카네이트의 알려진 어과어, 반응의 총 부피를 기반으로 한다. 제품은 철과 티오키아네이트의 1:1 반응으로부터 형성되므로 각 제품의 평형 농도는 형성된 제품의 양에 의해 감소합니다. 각 종의 평형 농도는 이제 알려져 있다. 이러한 값은 각 솔루션에 대해 일정한 평형을 계산하는 데 사용됩니다. 값은 대략 연구된 농도의 범위에 걸쳐 일정합니다.
평형 상수의 개념은 과학 분야의 넓은 범위에 중요하다. 평형 상수는 반응이 시간이 지남에 따라 제품을 형성할 정도에 대한 유용한 정보를 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 이 예에서는, 결정 보라색을 포함하는 2개의 반응이 관찰되었다.
첫 번째 용액은 크리스탈 바이올렛과 수산화 나트륨으로 구성되었다. 색상은 보라색에서 무색으로 빠르게 변화하는 것으로 관찰되었습니다. 이 반응은 매우 큰 K 값을 가지고, 제품이 거의 완전히 시간이 지남에 따라 형성 것을 나타내는.
크리스탈 바이올렛은 아세테이트 나트륨으로 반응했다. 이 솔루션은 무기한 보라색 남아 있었다. 이 반응은 K 값이 매우 낮기 때문에 상당한 수준으로 진행되지 않습니다.
마지막으로, 해리상수(특정 유형의 평형 상수)는 단백질 거동을 설명하는 데 사용될 수 있다. 이 예에서, RNA의 구조의 변화는 마그네슘 반응 완충제에서 모니터링되었다.
정제 된 RNA는 마그네슘의 알려진 농도와 용액으로 혼합하고 평형에 도달 할 수 있었습니다. 이어서, 결과 RNA 구조가 플롯되었다.
이 경우, 마그네슘의 높은 농도는 RNA에 반응성 부위가 덜 보호되는 원인이 되어 절반값인 Kd를 생성했습니다.
당신은 단지 일정 평형의 분광 측정에 JoVE의 소개를 보았다. 이제 맥주-램버트 법에 의해 정의 된 관계, 분광계를 사용 하 여 흡광도에서 농도를 결정 하는 방법, 평형 농도를 사용 하 여 일정 한 평형을 계산 하는 방법.
시청해 주셔서 감사합니다!
화학 반응의 평형 상수를 결정하면 시간이 지남에 따라 생성물을 형성하는 정도에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있습니다.
모든 화학 반응은 평형 상수 K와 관련이 있으며, 이는 반응이 진행을 멈췄을 때 생성물과 반응물의 농도 비율을 반영합니다. K를 측정하려면 이러한 농도를 측정해야 합니다.
반응에 단일 색상 성분이 포함되어 있는 경우 빛과의 상호 작용을 측정하여 농도를 식별할 수 있습니다. 그런 다음 착색되지 않은 성분의 농도는 균형 잡힌 화학 방정식을 사용하여 간접적으로 계산할 수 있습니다. 이 비디오는 철 티오시안테 반응에 대한 평형 상수를 경험적으로 결정하기 위해 분광 광도계를 사용하는 방법을 보여줍니다.
대부분의 화학 반응은 정방향과 역방향으로 진행됩니다. 반응이 진행됨에 따라 정방향 및 역방향 반응이 동일한 비율로 발생하는 지점에 도달합니다. 이것을 화학적 평형이라고 합니다. 이 정상 상태에서 반응물 농도에 대한 생성물 농도의 비율은 각각 화학량론적 계수의 거듭제곱으로 증가하여 평형 상수 K에 해당합니다. 관심 시스템에 대한 K를 측정하려면 계수를 알고 있어야 하며 농도를 직접 또는 간접적으로 결정해야 합니다. Beer-Lambert 법칙에 따르면 유색 종의 농도는 특정 파장의 빛에서 흡수하는 에너지의 양인 흡광도에 비례합니다. 이는 수학적으로 표현할 수 있으며, 여기서 A는 흡광도, 엡실론은 화합물 특이적인 몰 감쇠 계수, l은 시료를 통과하는 경로 길이, c는 농도입니다. 검량선은 알려진 농도의 여러 용액을 테스트하고 결과 흡광도 값을 표시하여 생성됩니다. 이 검량선을 사용하면 농도를 알 수 없는 용액을 연구할 수 있습니다. 흡광도 측정은 착색된 종의 농도를 결정하는 데 사용됩니다. 그런 다음 나머지 반응물과 생성물의 농도를 계산할 수 있습니다. 뒤에 오는 절차는 철 thiocyanate 복합물을 형성하기 위하여 3개의 철의 thiocyanate의 반응을 공부할 것입니다.
농도가 결정되면 K의 값은 ICE(Initial-Change-Equilibrium) 표를 사용하여 계산할 수 있으며, 이는 결과에서 자세히 설명될 것입니다.
이제 분광광도측정법을 사용하여 평형 상수를 결정하는 방법을 이해했으므로 절차를 시작할 준비가 되었습니다.
샘플을 측정하기 전에 검량선을 생성해야 합니다.
먼저 UV-vis 분광 광도계를 영점 조정하기 위해 증류수를 블랭크로 사용하여 흡광도가 없음을 나타냅니다. 분광 광도계에 큐벳을 삽입할 때 빛이 투명한 면을 통과하도록 큐벳의 방향이 지정되고 액체 레벨이 빔의 경로 위에 있는지 확인하십시오.
그런 다음 텍스트 프로토콜에 표시된 대로 각 반응물 용액의 표시된 부피를 포함하는 5개의 시험관을 준비하면 다양한 농도의 생성물이 생성됩니다. 장갑을 낀 손가락으로 각 튜브를 덮고 부드럽게 흔들어 섞습니다. 튜브를 10분 동안 그대로 두십시오.
파스퇴르 피펫을 사용하여 소량의 중간 농도 샘플인 용액 3을 큐벳으로 옮기고 분광 광도계에 놓습니다. 스펙트럼을 획득하고 ?max(최대 파장), lambda max 및 흡광도를 기록합니다. 그런 다음 가장 희석된 용액부터 시작하여 ?max(lambda max)에서 나머지 모든 용액의 흡광도를 측정합니다. 모든 측정에 동일한 큐벳을 사용하고 각 샘플 사이에 3번 헹굽니다. 솔루션 2에 대해 이 과정을 반복하시겠습니까? 5.
각 용액에 대해 측정된 흡수도 대 철 티오시아네이트의 농도를 플롯합니다. 데이터에 가장 적합한 선을 결정합니다. 이 선의 기울기는 몰 감쇠 계수입니다.
이제 표준 용액에 대한 데이터를 획득했으므로 텍스트 프로토콜에 표시된 대로 표시된 부피의 용액을 포함하는 4개의 중간 크기 시험관을 준비합니다.
각 튜브를 손가락으로 덮고 부드럽게 흔들어 섞습니다. 최소 10분 동안 서 있게 합니다. 이 휴지 기간을 통해 용액이 화학적 평형에 도달할 수 있습니다.
파스퇴르 피펫을 사용하여 소량의 용액 6을 큐벳으로 옮기고 분광 광도계에 놓습니다. 스펙트럼을 획득하고 미리 결정된 ?max에서 측정된 흡광도를 기록합니다. 해결 방법 7-9에 대해 이 프로세스를 반복합니다.
모든 샘플이 측정되면 용액 1 ? 5를 분석할 수 있습니다. 많은 양의 티오시아네이트를 사용하여 모든 철이 반응하여 분석을 단순화했습니다.
검량선을 생성하기 위해 데이터가 플롯됩니다. 빛의 경로 길이 l은 일반적으로 1cm이며 계산에서 제외될 수 있습니다. 따라서 7600으로 계산된 선의 기울기는 감쇠 계수입니다. 테스트 솔루션 6 ? 도 9,이 값과 흡광도는 평형에서 철 티오시아네이트 농도를 계산하는 데 사용됩니다. 이 데이터를 사용하여 ICE 테이블을 활용할 수 있습니다.
초기 반응물 농도는 용액에 첨가된 철과 티오시아네이트의 알려진 몰 농도와 반응의 총 부피를 기반으로 합니다. 생성물은 철과 티오시아네이트의 1:1 반응으로 형성되기 때문에 각각의 평형 농도는 형성된 제품의 양에 따라 감소합니다. 각 종의 평형 농도는 이제 알려져 있습니다. 이 값은 각 솔루션에 대한 평형 상수를 계산하는 데 사용됩니다. 값은 연구된 농도 범위에 따라 대략 일정합니다.
평형 상수의 개념은 광범위한 과학 분야에서 중요합니다. 평형 상수는 시간이 지남에 따라 반응이 생성물을 형성하는 정도에 대한 유용한 정보를 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 이 예에서는 크리스탈 바이올렛을 포함하는 두 가지 반응이 관찰되었습니다.
첫 번째 용액은 결정 바이올렛과 수산화 나트륨으로 구성되었습니다. 색이 자주색에서 무색으로 빠르게 변하는 것이 관찰되었습니다. 이 반응은 K 값이 매우 커서 시간이 지남에 따라 생성물이 거의 완전히 형성됨을 나타냅니다.
그런 다음 크리스탈 바이올렛을 아세트산 나트륨과 반응시켰다. 이 용액은 무기한 보라색으로 유지되었습니다. 이 반응은 K 값이 매우 낮기 때문에 상당한 정도로 앞으로 진행되지 않습니다.
마지막으로, 해리 상수 ? 특정 유형의 평형 상수? 단백질 거동을 설명하는 데 사용할 수 있습니다. 이 예에서는 마그네슘 반응 완충액에서 RNA 구조의 변화를 모니터링했습니다.
정제된 RNA를 마그네슘 농도가 알려진 용액에 혼합하고 평형에 도달하도록 했습니다. 그런 다음, 생성된 RNA 구조를 플로팅했습니다.
이 경우, 마그네슘의 농도가 높을수록 RNA의 반응성 부위가 덜 보호되어 값의 절반인 Kd가 생성되었습니다.
당신은 방금 평형 상수의 분광 광도계 결정에 대한 JoVE의 소개를 보았습니다. 이제 Beer-Lambert 법칙에 의해 정의된 관계, 분광 광도계를 사용하여 흡광도에서 농도를 결정하는 방법, 평형 농도를 사용하여 평형 상수를 계산하는 방법을 이해해야 합니다.
시청해 주셔서 감사합니다!
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