[물리화학실험] 어는점 내림법을 이용한 분자량 측정

소개글

어는점 내림법에 대한 개념을 숙지하고, 이를 활용하여 용질의 분자량을 측정한다.
벤젠, 디페닐을 이용한 분자량을 구하였다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 어는점 내림법에 대한 개념을 숙지하고, 이를 활용하여 용질의 분자량을 측정한다.
1.2. 본 실험에서는 Raoult's law가 적용되는 이상용액의 어는점 내림의 성질을 이용한 분자량 결정을 취급한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 증기 압력
일정한 온도가 유지되고 주위와 완전히 밀폐되어 있는 용기 안에 액체 A 와 기체 B, 고체 C (A, B 와 C 는 같은 물질이고 상만 다르다.) 가 공존하고 있다고 가정해 보자. 표면 근처의 액체 분자들은 분자 사이의 인력을 극복하고 기체 속으로 떨어져 나갈 수 있으며, 반대로 증발된 분자는 에너지를 잃고 다시 액체 속으로 되돌아갈 수 있을 것이다. 밀폐된 용기 안이라면, 시간이 흐르면서 증발 속도와 응결 속도가 같아져, 결국 계 (용기 안) 는 거시적으로는 변화가 없는 상태, 즉 평형 에 이르게 된다. 이때 계의 압력 (즉, 증기 B 의 압력) 을 증기압력 이라고 한다.

2.2. 용액에서의 증기압력 (비휘발성 용질인 경우)
용매에 “비휘발성” 용질이 녹아있다는 것은 용액 위의 용질의 증기압력은 거의 무시할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 용매의 증기압은 0이 아니며 일정한 온도에서 용액의 조성에 대한 증기압을 연구할 수 있다.
용매의 몰분율 () 이 1 일 때 ( 즉, 순수한 용매일 때 ) 의 증기압을 라고 하자. 이 0 에 가까워지면 ( 순수한 용질이 된다. ), 용매의 증기압도 0 이 될 것이다. 몰분율 이 1에서 0 으로 변화하면 은 에서 0 으로 떨어진다. 실험적 결과에 의하면, 묽은 용액에서 용매의 몰분율에 대한 용매의 증기압을 도시하면 거의 직선에 가깝게 나타난다. 식으로 나타내면,
( 은 몰분율)
이 식을 라울의 법칙이라고 하며 이 법칙을 따르는 식을 이상 용액이라고 한다. 실제 용액의 증기압은 라울의 법칙에서 예상한 값보다 크게 (용매와 용질 분자 사이에 강한 인력이 작용하지 않는 경우), 또는 작게 (용질이 용매 분자를 강하게 끌어당겨 증기상으로 나가려는 경향이 감소될 때) 나타나지만, 충분히 낮은 밀도에서는 이상 용액에 거의 근접하게 나타난다.

참고 자료

물리화학실험, 김정림, 자유아카데미, 1999.03.05.
물리 화학, Gorden M. Barrow, 자유 아카데미, p.280, p.296～301
현대 일반 화학 , David W. Oxtoby & H. P. Gillis, 자유 아카데미, p.170～209
화학공학 대사전, 화학공학 대사전 편찬 위원회, p.140, p.143, p.159, p.876, p.1275