어는점 내림에 의한 분자량 결정

목차

1. 실험목적

2. 이론
① 총괄성
② 어는점(Freezing point)
③ 과냉각(Super cooling)
④ 냉각곡선(Cooling curve)
⑤ 어는점 내림 (freezing-point depression) 및 어는점 내림 법

3. 시약 및 기기

4. 실험과정

5. 실험결과

6. 고찰

7. 참고문헌

본문내용

화학에서 분자량을 측정하는 방법에는 주로 어는점 내림에 의한 분자량 측정, 끓는점 오름에 의한 분자량 측정, 이상기체 상태 방정식에 의한 분자량 측정 등이 있다.
용액의 끓는점 오름, 어는점내림, 그리고 삼투압은 용질 때문에 나타나는 현상들로 용질의 알갱이 수에만 의존하고 그 종류에 무관하다. 용질은 비휘발성이고 따로 녹아들어가지 않는다는 가정 하에 용액이 얼 때는 순수한 고체 용매만이 분리된다. 이 원리를 이용하여 순수한 벤젠의 어는점을 측정하고, 벤젠에 나프탈렌을 첨가하여 용액의 어는점을 측정하여 나프탈렌의 분자량을 측정해본다.

<중 략>

냉각곡선이란 액체상태의 물질을 일정한 속도로 냉각시키면서 시간에 따른 온도의 변화를 그린 도표이다. <그림 3>은 순수한 물질(a)과 용액(b)의 냉각곡선이다. 순수한 물질(a)에서는 과냉각현상이 나타난 후, 시간에 따라 온도 변화가 없는 것을 알 수 있다. 순수한 물질(a)의 어는점에서 고체와 액체가 서로 평형상태에 있기 때문에 남아있는 액체가 고체로 전부 변할 때까지는 온도 변화는 없다. 한 종류의 순수 물질이 아니고 2개의 순수 물질을 섞어 용액을 만들 경우 이 용액을 2성분상이라고 한다. 이러한 혼합 용액을 냉각시키면 그 때 각 성분의 어는점은 본래 순수한 물질의 어는점보다 낮아진다. 이러한 현상을 어는점 내림(freezing point depression)이라고 한다.

<중 략>

용액의 총괄성은 오로지 용질 입자의 수에 의해서만 결정되는 성질을 의미한다. 어는점 내림 현상 모두 수식으로 표현하면 이 된다. 이 식에서 K값은 상수이며, m은 몰랄농도를 나타낸다. 몰랄농도는 용질의 몰수와 비례하는 값이므로, 어는점 내림 현상은 용질의 양에 비례하는 총괄성을 나타내는 성질 중의 하나라고 할 수 있다. 이 총괄성을 이번 실험에서는 분자량을 결정하는데 이용하였다. 실험을 통해 얻은 나프탈렌의 분자량의 오차율은 22.41%로 매우 컸다. 실험 시 용매(Benzene)의 윗부분과 아랫부분의 어는 속도가 달랐는데 이러한 불균일한 냉각으로 인해 온도측정에 오차가 생긴 것으로 생각된다.

참고 자료

김성규 외 22명,『물리화학실험』, 대한화학회, 청문각, 2009, p48~56
김정림, 『물리화학 실험』, 자유아카데미, 2003, p42~47
최종하 외 2명, 『물리화학실험』, 자유아카데미, 2013, p151~158
구글, 그림 이미지 참조
네이버, 시약 표 참조