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1. 서론
1.1. 용액의 제조 배경
화학 실험실에서 가장 많이 사용되는 물리량 중 하나는 부피이다. 이를 나타내는 실험기구로는 눈금실린더, 피펫, 뷰렛, 메스실린더가 있다. 각 실험마다 필요로 하는 물질의 농도는 매번 다르며 농도는 실험결과에 큰 영향을 줄 수 있다. 이에 정해진 농도의 용액을 만들어 실험에 사용하는 것이 중요하다. 용액의 농도를 제어하여 정확한 실험 결과를 얻기 위해서는 용액의 제조 방법에 대한 이해가 필요하다.
용액의 농도를 조절하는 방법으로는 원액을 직접 희석하는 일회 희석법과 단계적으로 희석하는 다단계 희석법이 있다. 이 두 가지 방법을 통해 제조된 용액의 pH를 비교 분석하면 용액 제조 방법에 따른 pH 차이를 확인할 수 있다. 또한 용액의 pH는 용액 내 수소 이온 농도에 따라 달라지므로 pH 측정을 통해 용액의 농도를 간접적으로 확인할 수 있다. 더불어 완충 용액의 pH 조절 능력을 활용하면 원하는 농도의 용액을 제조할 수 있다. 이러한 용액 제조 방법에 대한 이해는 화학 실험을 수행하는 데 있어 필수적이다.
1.2. 실험 목적 및 필요성
용액의 제조 실험을 통해 몰농도의 개념을 이해하고, 실험 기구를 사용하여 원하는 농도의 용액을 제조할 수 있다. 12몰의 진한 염산에서 0.02몰의 묽은 염산을 만드는 것이 실험의 최종 목표이다. 화학 실험실에서 가장 많이 사용되는 물리량 중 하나가 농도이며, 정해진 농도의 용액을 제조할 수 있는 능력은 실험 결과에 큰 영향을 미치므로 이번 실험의 필요성이 크다. 이를 통해 실험에 필요한 용액의 농도를 정확히 제조할 수 있게 되며, 실험 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.
1.3. 몰농도 개념 이해
몰농도는 용액 내에 용질이 차지하고 있는 양적 관계를 나타내는 개념이다. 용액 내 용질의 농도는 몰농도로 표현할 수 있으며, 이는 단위 부피(1리터) 당 용질의 몰수로 정의된다. 따라서 몰농도는 용액에 녹아있는 용질의 양을 나타내는 중요한 지표이다.
용액을 제조할 때에는 용질의 질량과 용매의 부피를 측정하여 몰농도를 계산할 수 있다. 이때 몰농도는 용질의 몰수를 용액의 총 부피로 나누어 얻을 수 있다. 예를 들어, 질량 10g의 염화나트륨(NaCl)을 1리터의 증류수에 녹인 경우, 몰농도는 (10g / 58.44g/mol) / 1L = 0.171 M이 된다.
이러한 몰농도 개념은 용액 제조 실험에서 매우 중요하게 사용된다. 특정 농도의 용액을 만들기 위해서는 용질의 질량과 용매의 부피를 정확히 측정하여 몰농도를 계산해야 한다. 또한 희석 실험에서도 초기 농도와 최종 농도 간의 관계를 몰농도로 나타낼 수 있다.
따라서 몰농도는 용액 제조와 농도 조절에 있어 필수적인 개념이며, 화학 실험에서 매우 중요하게 다루어지고 있다.
2. 실험 방법
2.1. 실험 기구 및 시약
100ml 부피플라스크, 증류수, 눈금실린더, 1ml 눈금피펫, 진한염산, 핀셋, pH페이퍼, 메스실린더이다.
진한 염산(12M)과 증류수를 사용하여 정해진 농도의 염산 용액을 제조하는 실험을 위해 필요한 기구와 시약들이다. 주요 기구로는 부피를 측정할 수 있는 다양한 실험기구들과 pH를 확인할 수 있는 pH페이퍼가 사용된다. 시약으로는 실험의 핵심 물질인 진한 염산과 희석에 사용되는 증류수가 포함된다. 이를 통해 실험 목적에 맞는 농도의 염산 용액을 만들 수 있다.
2.2. 일회 희석 방법
100mL 부피플라스크에 증류수 20mL 정도를 눈금실린더를 사용하여 넣는다. 이후 진한염산(12M) 0.167mL를 1mL 눈금피펫을 사용하여 부피플라스크에 넣는다. 염산과 증류수가 잘 섞이도록 섞어준 뒤, 부피플라스...
