용해열측정과 과냉각상태관찰

소개

용해열측정과 과냉각상태관찰

목차

1. Abstract

1) Subject.
2) Purpose.
3) Principle.
4) Apparatus & Chemicals
5) Method

2. Result

3. Discussion

1) 실험A의 용해열측정의 오차원인과 용해열측정에 영향을 미친 요인
2) 실험B의 용해열측정의 오차원인과 용해열측정에 영향을 미친 요인
3) 싸이오황산나트륨의 과냉각상태를 확인실험에 영향을 미친 요인

4. Reference

본문내용

1. Abstract
1) Subject. 용해열과 과냉각상태
2) Purpose.
고체가 액체에 녹을 때 발생하는 용해열을 측정하고, 과냉각상태를 관찰한다.

3) Principle.
물질의 상이 변할 때는 주위로 열을 방출하거나 주위에서 열을 흡수한다. 상변화에서 열이 방출되거나 흡수되는 것은 상변화에 따라서 분자들 사이에 작용하는 인력의 크기가 변해서 에너지의 차이가 생기기 때문이다.

용해열(heat of solution)
용해 엔탈피는 일정한 압력에서 용매에 물질이 녹을 때, 연관되는 엔탈피 변화이다. 용해열은 3차원의 용해도 분석 중의 하나이다. 일정한 온도에서 KJ/mol의 단위가 많이 사용된다. 전자 친화성과 이온화에너지 사이에서 화합결합을 형성하는 에너지가 다르듯이, 용해열은 흡열에너지와 발열에너지의 총합으로 표현된다. 열은 기체의 용해도를 감소시키므로, 기체의 용해는 발열이다. 따라서, 기체가 계속적으로 액체용매에 녹을수록 온도는 감소될 것이다. 반면에, 용액은 에너지를 계속해서 방출한다. 이것은 용매분자와 용질을 당기는데 요구되는 에너지 이상이다.

<중 략>

1) 어떻게 하면 결정이 생기는가?
물중탕을 시켜 녹인 싸이오황산나트륨 10.0g을 비닐팩에 넣어서 진흙을 주무르듯이 반복해서 만져주면 액체였던 것이 서서히 아이스 블랜디드처럼 변하는 과정을 거쳐서 얼음 고체처럼 단단하게 응고·석출된다.

2) 결정이 생기는 모습을 관찰하여 기록하여라
초기에 물중탕되어 녹은 싸이오 황산나트륨용액은 굉장히 맑은 액체상태이다. 식은 상태에서 반복해서 주무르면 발열이 되고 어느순간 마치 석회수에 날숨을 불어넣으면 탄산칼슘이 생성되어 용액이 뿌옇게 되는 것처럼 싸이오 황산나트륨용액이 탁해진다. 발열은 계속되면서 눈 결정처럼 석출이 되기 시작하고 이러한 결정들이 모이고 모여 아주 단단한 고체 결정 덩어리로 생성된다.

3) 결정이 담긴 비닐봉지를 다시 끓는물에 넣어서 녹인 다음에 실험을 반복하여라.
우리의 실험과정에서는 다시 끓이는 과정을 생략하였으나 화학실험 책에서 알수 있듯이 싸이오 황산나트륨이 찜질팩의 원료이므로 찜질팩 사용과 마찬가지로 재가열하면 온도가 높아져서 더 많은 양이 녹을 수 있어서 과포화 상태가 될 것을 예상할 수 있다.

참고자료

· SmithㆍVanNessㆍAbbott, 『Chemical Engineering Thermodynamics』, McGrawHill, 2005, p596
· David, 『CRC Handbook of Chemistry and Physics 74th edition』, CRC Press, 1994, pp5-5 ~ 5-39
· 질산암모늄 용해 : http://science.kongju.ac.kr/gs/chem/a1311.htm
· 염화칼슘 : http://www.dcchem.co.kr/product/p_basic/p_basic03.htm