연소열과 통 열량계

소개글

통 열량계(bomb calorimeter)를 이용하여 벤조산과 그 밖의 시료들의 연소 엔탈피를 측정하고 시료들의 열용량 C와 △H 측정 방법을 알아본다.

목차

1. 실험주제
2. 실험목적
3. 이론
4. 실험기구 및 시약
5. 실험방법
6. 실험 결과
7. 토의

본문내용

1. 실험 주제
연소열과 통 열량계

2. 실험 목적
통 열량계(bomb calorimeter)를 이용하여 벤조산과 그 밖의 시료들의 연소 엔탈피를 측정하고 시료들의 열용량 C와 △H 측정 방법을 알아본다.

3. 이론
1) 연소열
어떤 물질의 표준 반응 엔탈피는 주어진 온도 T에서 모든 반응물과 생성물이 표준 상 태에 있을 때의 엔탈피 변화(△H˚)로 정의하며, 특히 어떤 물질이 산소와 반응하여 특정한 연소생성물을 생성하는 과정에 의해 얻을 때 표준 연소 엔탈피(또는 연소열)라고 한다. 298.15K에서 벤조산의 표준 연소 엔탈피는 △H˚₂₉₈.₁₅라 하고, 반응물이나 생성물이 이 온도에서 표준 상태에 있을 때 다음과 같은 반응식에서 구할 수 있다.
C₆H₅COOH(s) + 15/2 O₂(g) → 7CO₂(g) + 3H₂O(l) ……… ⑴
다음에서 보여주는 바와 같이 연소 엔탈피는 단열 상태에 있는 열량계 안에서 연소 반응이 일어날 때의 온도의 증가로부터 구할 수 있다. 열량계에서 일어나는 반응에서의 장점은 약 25기압에서 산소와 반응하게 되므로 반응이 빠르고 완전하게 일어난다는 것이다.

2) 열량계
대부분의 반응열은 특정양의 물이 흡수한 열에 의해 변화된 온도를 측정함으로써 결정하게 되는데 이 때 반응열을 측정하는 기구를 열량계라 한다.
물이나 산이 이 반응에서 생성되기 때문에 통은 산성에 강한 특수 합금을 만들어져 있다.
단열벽 통 열량계에서 통은 정확한 온도계를 부착시킨 물이 채워진 캔 안에 담겨 있으며, 이것은 다시 물로 채운 바깥 재킷 안에 놓이게 된다. 연소 전과 후에 재킷의 온도가 캔의 물의 온도와 같게 유지되도록 한다. 만약 두 부분의 온도가 정확하게 같으면, 캔과 내용물은 방사 또는 전도에 의한 에너지 흡수나 방출이 없게 되고 반응은 단열 반응이 된다. 이 방법은 편리하지만, 재킷 온도의 조정에 대한 시간차로 인한 피할 수 없는 약간의 오차가 있어 정확성이 떨어진다. 가장 정확한 측정 방법은 등온 재킷을 사용하여 정확한 냉각 보정을 하는 것이다. 또한 열량계에서 수행되는 과정이 반응식 (!)과 정확하게 일치되지 않는다는 점을 주의해야 한다.
즉, 실제 열량계에서는 반응 초기 온도와 나중 온도는 같지 않으며, 반응물과 생성물이 표준상태에 있지 않다.

참고 자료

물리화학실험 대한화학회 청문각 2004
두산동아 백과사전
네이버 사전
http://board-2.blueweb.co.kr/board.cgi?id=amour25&bname=Lecture&action=view&page=1&unum=22
1조 실험발표 ppt