소개글
"전기전도도 측정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 전기전도도 측정
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론 및 원리
1.2.1. 전기전도도
1.2.2. 전해질 용액
1.2.3. 전도도 셀의 보정 및 셀 상수 측정방법
1.2.4. 시료의 전기전도도 측정
1.3. 실험 기구 및 시약
1.3.1. 실험 기구
1.3.2. 실험 시약
1.4. 실험 방법
1.4.1. 시약 제조
1.4.2. 실험 과정
1.5. 실험 결과
1.5.1. 결과 data
1.5.2. 비전도도 및 당량 전도도 계산
1.5.3. 결과 그래프
1.6. 토의 사항
2. 유/무기 박막 전기전도도 측정
2.1. 실험 결과 및 고찰
2.1.1. 실험 결과
2.1.2. 고찰 및 논의
2.2. 결론
2.3. 기타
3. 참고 문헌
본문내용
1. 전기전도도 측정
1.1. 실험 목적
전기전도도는 물질 내에서 전류가 잘 흐르는 정도를 나타내는 양이다. 이는 전기저항의 역수로서, 단위는 S/m(지멘스미터)이다. 일반적으로 전기전도도는 전하를 운반하는 입자의 수, 그 하전량과 이동도의 곱에 비례한다. 이것들의 양은 전기적 조건·온도·압력·빛 등의 외적 조건에 의해서 변하고, 물질의 구조에 크게 좌우된다.
1.2. 실험 이론 및 원리
1.2.1. 전기전도도
전기전도도는 물질 내에서 전류가 잘 흐르는 정도를 나타내는 양이다. 전기저항의 역수로서, 단위는 S/m(지멘스미터)이다. 일반적으로 전기전도도는 전하를 운반하는 입자의 수, 그 하전량과 이동도의 곱에 비례한다. 이것들의 양은 전기적 조건·온도·압력·빛 등의 외적 조건에 의해서 변하고, 물질의 구조에 크게 좌우된다. 금속 등에서는 크고 절연체에서는 작으며, 반도체에서는 그 중간 값을 취한다. 토양에서는 물과 함께 녹아있는 이온 상태의 염류가 전기를 통하게 하여주며, 이온이 많을수록 그리고 더욱 강한 종류의 이온이 전기를 더 흐르게 하여준다. 또한 전기전도도는 온도차에 의한 영향(약 2%/℃)이 크므로 측정 결과 값의 통일을 기하기 위하여 25 ℃에서의 값으로 환산하여 기록한다.
1.2.2. 전해질 용액
물 등의 용매에 녹였을 때 이온화하는 물질을 전해질이라고 한다. 이러한 전해질이 녹아있는 용액을 전해질용액이라 한다. 물은 극성이 큰 용매이기 때문에 염화나트륨(NaCl)과 같은 이온결합화합물은 물에 잘 녹아 거의 100% 이온화한다. 염화수소기체(HCl) 또는 일반적인 산, 염기물질 등도 공유결합물질이지만 극성이 크면 물에 녹아 이온화한다.
전해질용액에는 전하를 띤 이온이 있어 전기가 잘 통하며, 이때 전기분해(전해)가 일어난다. 전기분해는 금속의 표면에 다른 금속의 막을 씌우는 전기도금 등에 이용한다. 강전해질은 수용액에서 완전히 이온화하는 물질을 이루며, 약전해질은 수용액에서 부분적으로 이온화하는 물질이다.
우리 몸속의 체액은 항상성 유지 등의 생리기능에 관계된 각종 염류가 포함된 전해질용액이다. 심한 운동을 하고 나면 몸속의 수분과 염류가 땀으로 빠져나가기 때문에 이를 보충해야 한다. 그러므로 체액과 비슷한 성분을 포함하는 전해질용액인 이온음료를 마시는 것이 좋다. 일상생활에서 사용하는 물 또한 소량의 전해질이 녹아있기 때문에 젖은 손으로 전기플러그를 만지면 감전될 수 있어 위험하다. 홍수가 났을 때 감전사고로 동물들이 떼죽음을 당하는 것도 같은 이유에서이다.
1.2.3. 전도도 셀의 보정 및 셀 상수 측정방법
전도도 셀의 보정 및 셀 상수 측정방법이다. 전도도 표준액의 조제를 위해 105 ℃에서 2시간 동안 건조한 염화칼륨 분말을 사용하여 0.01 M과 0.001 M 농도의 염화칼륨 용액을 제조한다. 이 용액의 25 ℃에서의 전기전도도 값은 각각 1,409 μS/㎝와 147 μS/㎝이다. 이렇게 제조된 표준액을 사용하여 셀 상수를 측정하는데, 셀을 물에 2~3회 씻은 후 사용하고자 하는 농도의 염화칼륨 용액으로 2~3회 씻어주고 용액에 셀을 담그고 25±0.5 ℃로 온도를 맞춘다. 그 후 전기전도도를 측정하며 측정값 간의 편차가 ±3% 이내가 될 때까지 반복 측정하여 평균값을 구한다. 이때의 평균값과 표준액의 전도도 값, 용매의 전도도 값을 이용하여 셀 상수를 계산한다. 이렇게 구한 셀 상수는 대부분의 시료 측정에 적합하나 특정 시료의 경우 참고 표를 확인하여 사용한다. 셀 상수가 ±1% 이내로 들지 않을 경우에는 백금전극을 재도금하여 사용한다. 백금전극의 재도금 방법은 염산 용액에서 백금흑전극을 양극으로 하여 전해하여 백금흑을 벗겨낸 후, 염화백금산과 초산납 혼합 전해액에서 일정한 전류 밀도와 통전량으로 도금하고, 황산 용액에서 세척하는 순서로 진행한다. 이렇게 보정된 셀을 사용하여 시료의 전기전도도를 측정하되, 25±0.5 ℃를 유지하며 반복 측정하여 평균값을 구하고, 셀 상수와 측정값을 이용하여 시료의 전기전도도를 계산하는 것이다.
1.2.4. 시료의 전기전도도 측정
시료의 전기전도도 측정이다. 전기전도도 측정계에 전원을 넣고 시료를 사용하여 셀을 2~3회 씻어준다. 시료 중에 셀을 잠기게 하여 25±0.5℃를 유지한 상태에서 셀 상수의 측정 및 셀의 보정과 같은 방법으로 반복측정 하고 그 평균값을 취한다. 다음 식에 따라 시료의 전기전도도 값을 산출한다. L = C × L_x여기에서, L : 25℃에서의 시료의 전기전도도 값(μS/㎝), C : 셀 상수(㎝^-1), L_x : 측정한 전기전도도 값(μS)이다. 이를 통해 시료의 전기전도도를 ...
참고 자료
물리화학실험, 김성규외 22명, 대한화학회, 청문각, 1999
최신일반화학실험, 배준열외 6명 공저, 동화문술, 2001
일반화학실험, 김기형외 2명, 학문사, 1999
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Burzo M G et al. "An Optimized Thermo-Reflectance Technique for Thermal Conductivity Measurements of Thin-Film Electronic Materials" THERMAL CONDUCTIVITY , Vol.28, pg.413-420 (2006)
최시영. 『박막공학의 기초』. 서울: 일진사, 2006, pg.13-20
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