본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
실험 목적은 저울 사용법과 액체를 옮기는 기구의 사용법을 익히고, 실험 데이터의 처리 및 불확정도 추정 방법 등을 배우는 것이다. 화학 실험에서 가장 기본이 되는 물리적 양인 질량과 부피 측정을 위해 다양한 실험 기구를 활용하는 방법을 익히는 것이 이번 실험의 주요 목적이다.
1.2. 이론적 배경
화학 실험에서 가장 기본이 되는 물리적 양은 질량과 부피이다. 질량은 엄밀하게는 주어진 물질의 고유한 양이고 무게는 이 물질에 작용하는 중력의 측정치이다. 그러나 화학에서는 종종 이들 용어를 상호 교환적으로 사용한다.
무게는 저울을 사용해서 측정한다. 저울은 수천 킬로그램의 거대한 화물자동차의 무게를 측정하는 것에서부터 μg (10-6g, microgram)이나 ng(10-9, nanogram) 정도의 극미량에 이르기까지 측정 용량과 측정의 정밀도에 따라 다양한 형태가 있다. 일반적으로 화학 실험에서는 측정 용량이 수백 그램이고 측정의 정밀도가 10 mg (0.01g)에서 0.1mg (0.0001g)인 저울을 사용한다. 실험에 맞는 저울을 사용하는 것이 중요하다.
화학 실험에서 용액의 부피 측정에 사용되는 보편적인 기구는 눈금 피펫(measuring pipet), 부피 피펫(transfer pipet), 뷰렛(buret), 눈금 실린더(graduatedcylinder), 부피 플라스크(volumetric flask) 등이다. 이들 기구는 각각 고유한 특성과 용도를 가지고 있다. 부피 피펫과 눈금 피펫은 정확한 양의 액체를 취해 다른 용기에 옮기는데 사용되며, 부피 피펫이 눈금 피펫보다 정밀도가 높다. 뷰렛은 주로 적정할 때 쓰이며, 눈금실린더를 사용할 때는 내부의 물기를 완전히 제거해야 한다. 부피 플라스크는 용질을 녹여서 일정한 부피의 용액을 만드는 데 유용하다. 실험의 정밀도를 높이기 위해서는 실험 내용에 맞는 적절한 기구를 선택하여 바르게 사용하는 것이 중요하다.
모든 측정한 값에는 불확정도가 포함되어 있다. 불확정도는 기기나 기구의 보정이 잘못되어 생기기도 하지만, 기구를 미숙하게 조작하거나 실험의 한계 때문에 어쩔 수 없이 나타나는 것도 있다. 실험 자체의 한계에서 발생하는 불확정도는 측정을 충분히 반복해서 평균값을 얻게 되면 상쇄된다. 하지만 실제 실험에서는 같은 실험을 무한히 반복할 수는 없기 때문에, 통계적인 방법을 이용해서 평균값과 불확정도를 구한다. 실험 결과를 나타낼 때는 여러 차례 반복한 실험의 평균값과 불확정도의 범위를 함께 제시하는 것이 바람직하다. 또한 실험에서 얻은 값들을 연산할 때에도 최종 결과의 유효숫자 표현에 주의를 기울여야 한다.
1.3. 실험 기구 및 시약
실험 기구는 저울, 피펫, 실린더, 뷰렛, 비커로 구성되어 있다. 저울은 최대 측정 용량이 2100g이고 정밀도가 0.01g인 한성계기㈜의 전기식 지시저울을 사용하였다. 피펫은 0.01mL까지 눈금이 있고 2.00mL 또는 1.00mL 용량의 기구를 사용하였다. 실린더는 10mL 용량의 기구를, 뷰렛은 10mL 용량의 기구를 사용하였다. 비커는 10mL 용량의 기구를 사용하였다. 실험에 사용된 시약은 증류수(H2O, 분자량 18, 밀도 1g/cm³, 끓는점 100℃)이다.
2. 실험 방법
2.1. 무게 측정
무게 측정은 화학 실험에서 가장 기본이 되는 내용이다. 일반적으로 화학 실험에서는 수백 그램 용량의 저울을 사용하며, 측정의 정밀도는 10 mg (0.01 g)에서 0.1 mg (0.0001 g) 수준이다. 저울은 반드시 측정 용량과 정밀도를 확인하고 실험의 목적에 맞게 사용해야 한다.
저울을 사용하기 전에는 저울의 수평을 맞추는 것이 가장 중요하다. 저울은 지면과 수평일 때 무게를 가장 정확하게 잴 수 있다. 또한 자신이 원하는 단위로 단위를 맞추고 영점을 맞추는 것을 잊지 말아야 한다. 무게를 재는 과정에서 다른 물체가 실수로 올라가면 측정하려던 무게에 오차가 발생할 수 있다...
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