물리화학실험(전기전도도)

소개글

용액의 전기 전도도 측정

목차

실험목적
실험원리
실험기구 및 시약
실험방법
실험결과

본문내용

(1) 측정원리
전기전도도는 용액이 전류를 운반할 수 있는 정도를 말하며, 용액 중의 이온세기를 신속하게 평가할 수 있는 항목으로서 전기저항의 역수로 나타내나 현재는 국제적으로 S(Siemens)단위가 통용되고 있다.

측정원리는 용액에 담겨있는 2개의 전극에 일정한 전압을 가해주면 가한 전압의 전류를 흐르게 하며, 이때 흐르는 전류의 크기는 용액의 전도도에 의존한다는 사실을 이용한 것으로 어떤 전도체에 저항 R은
R(Ω) = (p · l) / A

과 같은 식으로 표시할 수 있는데 여기에서 p는 저항도이고 l은 두 전극간의 거리, A는 단면적이므로 전기전도도 L은

L=1/R = (A / l)·K

가 된다. 여기에서 K(=1/p)는 비전도도이며 동일 측정계를 사용할 경우 셀의 급격은 일정하므로 두 전극간의 거리와 단면적은 무시할 수 있다.

따라서 측정결과는 측정된 시료의 전기전도도 값에 셀 정수를 곱하여 시료의 전기전도도 값으로 표시한다. 그러나 현재는 국제단위계인 mS/m(millisiemens/meter)단위로 측정결과를 표기하고 있다. 또한 전기전도도는 온도차에 의한 영향이 크므로 측정 결과 값의 통일을 기하기 위하여 25℃에서의 값으로 환산하여 기록한다.

(2) 기구 및 기기
① 전기전도도 측정계
전기전도도 측정계는 지시부와 검출부로 구성되어 있으며, 지시부는 교류 위이트스토운전교회로나 연산증푹기회로 등으로 구성된 것을 사용하며, 검출부는 한 쌍의 고정된 전극(보통 백금 전극표면에 백금흑도금을 한 것)으로 된 전도도셀 등을 사용한다. 전도도 셀은 그 형태, 위치, 전극의 크기에 따라 각각 자체에 셀 상수를 가지고 있으며, 이 셀 상수는 전도도 표준액(염화칼륨 용액)을 사용하여 정하거나 셀 상수가 알려진 다른 전도도 셀과 비교하여 정할 수 있으나 일반적으로 기기제작사의 지침서 또는 설명서에 명시되어 있다.

또한 전기전도도 측정계는 25℃에서의 자체온도 보상회로가 장치되어 있는 것이 사용하기에 편리하며, 그렇지 않은 경우에는 온도에 따른 환산식을 사용하여 25℃에서의 전도도값으로 환산해야 한다. 전기전도도 셀은 항상 수중에 잠긴 상태에서 보존하여야 하며 정기적으로 점검한 후 사용한다.

(3) 시료의 전기전도도 측정
전기전도도 측정계에 전원을 넣고 시료를 사용하여 셀을 2~3회 씻어준 다음 시료 중에 셀을 잠기게 하여 25±0.5℃를 유지한 상태에서 셀 상수의 측정 및 셀의 보정과 같은 방법으로 반복측정 하고 그 평균값을 취하여 다음 식에 따라 시료의 전기전도도 값을 산출한다.

L = C × LX

여기에서
L : 25℃에서의 시료의 전기전도도 값
C : 셀 상수
LX : 측정한 전기전도도 값

실험기구 및 시약 : 250mL 용량 플라스크, 비커, 스포이드, 피펫, 필라, 전도도 미터, 화학 저울, 고체 NaCl, CH3COOH

참고 자료

물리화학실험, 대한화학회, 2002
물리화학 8판, 에트킨스, 2007
현대일반화학, Davis W. Oxtoby, 자유아카데미
일반화학, George M. Bondner․Harry L. Pardue, 범한서적주식회사
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