소개글
"증기압 내림"에 대한 내용입니다.
목차
1. 용액의 성질
1.1. 용액의 정의와 구분
1.2. 용해 과정의 열역학적 이해
1.3. 용액의 농도 표현 방식
1.4. 용해도에 영향을 미치는 요인
1.5. 용액의 물리적 성질
1.6. 용액의 증기압 내림
1.7. 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림
1.8. 삼투현상과 삼투압력
1.9. 총괄성의 실용적 활용
2. 물질의 분자량 결정
2.1. 어는점 내림을 이용한 분자량 측정
2.2. 증기압 내림을 이용한 분자량 측정
2.3. 실험 결과 레포트
3. 참고 문헌
본문내용
1. 용액의 성질
1.1. 용액의 정의와 구분
용액은 균일 혼합물로, 구성 입자의 크기에 따라 서스펜션, 콜로이드, 용액으로 구분할 수 있다. 서스펜션은 직경이 약 1000nm 이상인 입자들을 포함하고, 콜로이드는 직경이 약 2-1000nm의 영역 내의 입자들을 포함한다. 용액은 직경이 약 0.2-2nm의 입자를 포함하고 있다. 용액에서 녹아있는 물질을 용질, 액체는 용매라고 한다.
1.2. 용해 과정의 열역학적 이해
용해 과정의 열역학적 이해는 다음과 같다.
용해 과정에서 일어나는 열역학적 변화를 이해하면 용액의 특성을 심층적으로 파악할 수 있다. 용해 과정에는 용매-용매 간 상호작용, 용질-용질 간 상호작용, 용매-용질 간 상호작용 등 다양한 입자 간 상호작용이 작용한다. 이러한 입자 간 상호작용의 크기와 방향에 따라 용해 과정이 발열 또는 흡열 과정으로 이루어질 수 있다.
먼저, 용매-용매 간 상호작용의 경우 용질 입자들이 용매 속으로 들어갈 수 있도록 용매 분자들 사이의 힘을 극복해야 하므로 에너지가 필요하다. 이에 따라 용해 과정이 흡열 과정으로 나타난다.
다음으로 용질-용질 간 상호작용의 경우 결정체 내에서 용질 입자들을 묶고 있는 분자 간 힘을 극복해야 하므로 에너지가 필요하다. 이온성 고체의 경우 격자에너지에 해당하는데, 격자에너지가 큰 물질일수록 녹기 어려워진다.
마지막으로 용매-용질 간 상호작용의 경우 용매화가 일어날 때 에너지가 방출되므로 발열 과정으로 나타난다. 특히 물과 같은 극성 용매에서 이온성 물질들이 방출하는 수화 에너지의 양이 크다. 이는 물 분자가 작은 양이온에 더 잘 접근하여 단단히 결합할 수 있기 때문이다. 또한 전하가 증가할수록 수화 에너지도 증가한다.
이처럼 용해 과정에서 일어나는 다양한 상호작용의 합이 전체적인 용해의 흡열 또는 발열 과정을 결정한다. 이를 열역학적으로 표현하면 다음과 같다.
ΔG = ΔH - TΔS < 0
여기서 ΔG는 자유에너지 변화, ΔH는 엔탈피 변화, TΔS는 엔트로피 변화를 나타낸다. 용해 과정이 자발적으로 일어나기 위해서는 ΔG가 음의 값을 가져야 하며, 이를 위해서는 ΔH가 음의 값을 가지거나 TΔS가 양의 값을 가져야 한다.
따라서 용해 과정의 열역학적 이해는 용액의 안정성과 특성을 예측하는 데 중요한 역할을 한다.
1.3. 용액의 농도 표현 방식
용액의 농도 표현 방식에는 몰농도(M), 몰분율(X), 질량 백분율(wt%), ppm, ppb 등이 있다.
몰농도(M)는 용액 1000mL 속에 존재하는 용질의 몰 수이다. 몰농도는 부피를 기준으로 하므로 온도에 의존하는 단점이 있다.
몰분율(X)은 용액을 이루고 있는 모든 성분의 총 몰수에 대한 특정 성분의 몰수의 비이다. 몰분율은 온도에 의존하지 않으며 단위가 없다.
질량 백분율(wt%)은 용액 100g 속에 존재하는 용질의 g 수이다. ppm은 용액 1L 속에 존재하는 용질의 mg 수, ppb는 용액 1L 속에 존재하는 용질의 ㎍ 수를 말한다. 질량 백분율, ppm, ppb 등은 질량을 기준으로 하므로 온도에 의존하지 않는다.
몰랄농도(m)는 용매 1000g 속에 들어있는 용질의 g 수이다. 질량을 기준으로 하므로 온도에 무관하다.
예를 들어, 5.75 wt%의 LiCl 수용액을 가정하면 LiCl 1.60 g을 포함하고 있는 용액의 질량은 27.8 g이 된다. 또한 25.0 wt%인 황산 수용액의 밀도가 25.0 ℃에서 1.1783 g/mL이면, 이 용액의 몰농도는 3.00 M이 된다.
1.4. 용해도에 영향을 미치는 요인
용해도에 영향을 미치는 요인은 크게 온도, 압력, 용질과 용매의 성질 등으로 나눌 수 있다.
먼저 온도의 영향을 살펴보면, 대부분의 고체 물질의 용해도는 온도가 상승함에 따라 증가한다. 이는 온도가 올라갈수록 용매 분자의 운동에너지가 증가하여 용질 입자와의 충돌 횟수가 늘어나기 때문이다. 그러나 일부 고체, 특히 Ce2(SO4)3와 같은 일부 염류는 온도가 증가함에 따라 오히려 용해도가 감소하는 경향을 보인다. 이는 용해 과정에서 규칙적인 격자 구조가 무너지면서 엔탈피 변화가 양(+)의 값을 가지기 때문이다.
기체의...
참고 자료
“화학공학과 기초실험(물리화학 편)”, 이윤배, 김성원, 순천향대학교(2002), pp.14~17
“Perry's chemical engineers' handbook 제 7판”, Robert H. Perry외 2명, McGraw-Hill Education(1997). pp.2-49
“핵심 물리화학”, Peter Atkins외 1명, 교보문고(2015), pp.193.
“레이먼드창 기본 일반화학 제 6판”, Raymond Chang, 사이플러스(2010), pp.459
「화공기초실험 교안」,단국대학교 화학공학과
두산백과, 어는점 [웹사이트] https://www.doopedia.co.kr/doopedia/master/master.do?_method=view&MAS_IDX=101013000806633
라울법칙[웹사이트],(2020.09.12.)
https://namu.wiki/w/%EB%9D%BC%EC%9A%B8%20%EB%B2%95%EC%B9%99
화학백과, 라울법칙 [웹사이트]
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5662916&cid=62802&categoryId=62802
두산백과, 총괄성 [웹사이트]
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1275849&cid=40942&categoryId=32251
어는점 내림에 의한 분자량 측정 [웹사이트]
https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=ihyeo55&logNo=221395080508
Science Nanum 나눔 과학 자료실, 어는점 내림 [웹사이트]
http://sciencenanum.net/chemistry/solution/solution_04_03.html
화학백과, 깁스 에너지 Gibbs Energy [웹사이트]
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5663176&cid=62802&categoryId=62802
화학용어사전, 깁스 에너지 Gibbs Energy [웹사이트]
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1602599&cid=50313&categoryId=50313
원소분석과 어는점 내림 [웹사이트]
https://blog.naver.com/leeguy95lhj/222638518760
