원자와 이온 반지름의 계산 실험 보고서(일반화학 실험), A+ 보고서, 과학기술원

소개글

과학기술원에서 기초 화학 실험 중 원자와 이온 반지름의 계산 실험 보고서입니다. 2018년 2학기에 A+를 받았고 믿고 쓰셔도 됩니다.
측정한 원자의 종류는 철, 구리, 알루미늄, 납이고 측정한 이온의 종류는 NaCl(염화나트륨), KCl(염화칼륨), KBr(브로민화칼륨) 입니다.

목차

Ⅰ. 실험목표
Ⅱ. 실험 이론 및 원리
Ⅲ. 실험방법
Ⅳ. 기구 및 시약
Ⅴ. 실험 결과
Ⅵ. 오차의 원인과 고찰
Ⅶ. 결론
Ⅷ. 참고 문헌
Ⅸ. 참고 사진

본문내용

Ⅰ. 실험목표
모든 물질이 일반적으로 어떤 조건에서 고체, 액체, 기체 중 한 가지 상을 가진다. 상에 따라 거시적인 부피나 모양은 달라지지만 분자 간 인력, 이온 간의 인력에 따른 상태의 변화만 일어날 뿐, 원자, 이온 자체의 크기나 모양은 변하지 않는다. 따라서 “원자나 이온의 크기나 모양은 어떻게 알 수 있을까?”라는 궁금증을 가질 수 있다.
이번 실험에서는 원자와 이온 반지름을 측정, 계산해 보고 문헌에 알려진 값과 비교를 해본다. 또한 실험을 할 때 발생하는 오차 원인들에 대해 살펴보고 이를 최소화하기 위한 방안을 찾아본다.

Ⅱ. 실험 이론 및 원리
가. 단위세포
단위세포는 결정 내에서 반복되는 가장 작은 단위다. 각 단위세포 안에는 서로 접촉하고 있는 표면이 딱딱한 원자들이 맞닿아 있다고 가정할 수 있다. 가장 단순한 형태의 격자는 단순 입장 격자인데, 정육면체의 각 꼭짓점에 원자가 위치한다. 실제로 이 구조를 갖는 물질은 방사성 원소로 알려진 폴로늄의 홑원소 고체 물질이다. 또 다른 단위세포 구조로는 면심입방구조(face-centered cubic, FCC), 체심입방구조(the body-centered cubic, BCC), 그리고 육방 밀집 구조(the hexagonal close-packed, HCP)가 있다.
단위세포 내의 모든 원자들이 한 가지 원소로 이루어진 입방형 금속성 결정 구조를 생각해본다. 세포 내의 원자의 반지름을 R, 단위세포의 한 변의 길이를 a, 한 단위세포 내에 존재하는 원자의 실제 개수를 n이라고 한다. 이 때 모서리에 존재하는 원자는 1/4개, 면 중심에 존재하는 원자는 1/2개, 꼭짓점에 존재하는 원자는 1/8개로 계산해야 한다.
단위 격자 내에 어떤 원자가 맞닿아 있는 원자의 개수를 CN(coordination number) 이라 하고, 전체 격자의 부피에서 실제 원자가 차지하고 있는 실제 부피의 비율을 APF(the atomic packing factor)라고 한다.

참고 자료

일반화학 제6판. 일반화학교재연구회(2013). WILEY, 자유아카데미. p351