물리화학실험-표면장력측정

소개글

물리화학실험에서 표면장력을 측정하는 실험입니다.

목차

1. 목 적
2. 이 론
3. 실험기구 및 시약
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 토 의

본문내용

<<표면장력 측정 - 장력계법.>>
1. 목 적
장력계법에 의하여 액체의 표면장력을 결정하는데 있다.
2. 이 론
유리 모세관의 한쪽 끝을 물표면 밑에 넣으면, 유리표면을 적시면서 액체가 모세관 속에서 위로 올라온다. 모세관 속에 들어 있는 액면은 그림 6-1에 보인 바와 같이 오목하다. 일정한 온도에서 같은 액체에 대해서는 모세관의 반지름이 작을수록 액면이 더 오목해진다. 모세관에서 액체가 상승하는 이유는 오목한 액면의 압력 차이를 가지고, 또는 액체가 가능한 한 최소의 표면적을 가지려는 경향을 가지고 설명할 수 있다. 표면장력에 대한 식을 압력의 차이에 의한 방법으로 유도한 교재들도 있고, 표면적에 의한 방법으로 유도한 교재들도 있다.
두 가지 방법이 다 똑같이 다음과 같은 식을 준다.
(1)
r=표면장력, h=반지름이 r인 모세관속에서 액체가 상승한 높이, g=중력가속도,
=액체와 모세관 벽 사이의 접촉각 (대부분의 경우에서 접촉각 는 거의 0°이고, 따라서 cos는 거의 1이다. 그러므로 식(1)은 다음과 같다.
(2)
표면장력을 계산할 때 이 식을 사용하려면 반지름이 r인 모세관 속에서 밀도가 d인 액체가 상승하는 높이 h를 측정해야 한다.
이번에는 장력계법 또는 고리법을 고찰해 보자. 장력계는 고리를 액체의 표면으로부터 끌어내는데 필요한 힘을 쉽게 측정할 수 있도록 만들어 높은 기구이다. 고리는 부식에 잘 견디며 대부분의 액체에 의해 적셔지는 백금 이리듐 합금으로 만든다. 기구의 모양은 그림 6-2에 사진으로 나타내었다. 이 기구의 장점은 다루기 쉽고, 빠르다는 것이다.
장력계의 조작법은 다음과 같다. 우선 장력계를 수평으로 맞춘다. 다리의 나사를 돌려가면서 수포의 방울이 가운데 원 안으로 들어오도록 하면 된다. 장력계의 다이얼도 0에 맞춘다. 조정나사를 가지고 고리가 달려 있는 토오숀지레를 수평위치에 맞춘다. 표면장력을 측정하려고 하는 액체를 고리에 접촉시킨다. 나사를 돌려 고리에 힘을 가한다. 이렇게 하는 동안에 고리가 액체 표면의 일부를 전체의 위치보다 더 위로 들어 올리는 경향이 있다. 이렇게 되면 토오지숀지레의 수평위치가 바뀐다. 표면을 터뜨리는 힘은 토오지숀지레를 일정한 수평 위치로 해 놓고 측정해야 하므로, 표면이 끌려 올라가는 것은 미세 조정장치를 사용하여 액면을 낮추어 그 효과를 상쇄시켜야 한다.
철사에 표면장력을 이기기에 충분한 힘이 가해지면 고리가 액면으로부터 빠져 나온다. 이 힘의 크기는 장력계 다이얼의 지시된 눈금에 비례한다. 다이얼의 눈금 한 단위의 값이 표면장력 단위로 알려져 있다면 표면장력의 값을 계산할 수 있다. 따라서 해결해야 할 문제는 다이얼의 눈금을 표면장력 단위로 보정하는 것이다.

참고 자료

1. www.naver.com(백과사전)
2. 안운선 역 (물리화학 atkins) 169 - 173p