무기화학실험 실험 6 The Sol-Gel Preparation of Silica Gel sensors 결과

목차

1. 실험 결과
2. 고찰
3. homework
4. 참고문헌

본문내용

이번 실험에서는 sol-gel 반응을 이용하여 silica gel을 합성하고, 산 촉매와 염기 촉매를 사용하여 합성되는 메커니즘과 최종적으로 생성된 gel이 어떠한 차이를 가지는지 확인하였다. 또한 지시약으로 bromothymol blue, KI, KSCN을 사용하여 산 촉매와 염기 촉매의 차이를 확인하였다. Part Ⅰ에서는 HCl을 사용하여 pH 3 부근의 산 촉매 gel을 합성하고, Part Ⅱ에서는 NH3 수용액을 사용하여 pH 10 부근의 염기 촉매 gel을 합성하였다. 이때 용매로는 에탄올과 물을 1:4의 몰수비로 사용하였다. 이후 Part Ⅲ에서는 상온에서 자연 건조한 xerogel을 확인하였다. Part Ⅳ에서는 지시약을 사용하여 산 촉매와 염기 촉매의 차이를 확인하였다. bromothymol blue(BTB)는 pH에 따라서 색 변화를 보이는 지시약으로, 용액의 산성도를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 산성 조건에서는 노란색을, 중성 조건에서는 초록색을, 염기성 조건에서는 파란색을 띤다. 이번 실험에서 합성한 gel에 BTB를 첨가하였을 때 염기성 조건에서는 파란색을 띠는 것을 확인할 수 있었지만, 산성 조건에서는 대체적으로 붉은색을 띠고 용액의 윗부분만 노란색을 띠는 것을 확인할 수 있었다. 이는 sol의 농도가 너무 진해서 색을 정확하게 관찰할 수 없었던 것으로 판단된다. 산 촉매 조건 하에서 형성된 gel을 확인하기 위해서 염기성의 NH3 수용액을 사용하였다. 산 촉매를 사용하면 반응이 SN1처럼 느리게 일어나기 때문에 낮은 기공 부피와 높은 밀도의 dense한 gel이 형성된다.
따라서 gel 내부까지 지시약이 침투하기 어렵기 때문에 표면에서만 색 변화를 관찰할 수 있었다. 표면은 염기성 기체에 의해 파란색으로 색이 변화하고, 내부는 그대로인 것을 확인할 수 있었다. 또한 염기 촉매를 사용하면 반응이 SN2처럼 빠르게 일어나기 때문에 높은 기공 부피와 낮은 밀도의 porous한 gel이 형성된다.

참고 자료

유기화학, L.G. Wade, Jr, 자유 아카데미, 2020, p. 257~281