일반화학실험 화학실험2 수소이야기 (서울대 자연대생, 2021년 2학기)

소개

2021년 2학기 일반화학실험 화학실험2 서울대 실험보고서입니다.

학점 후회 없으실 것입니다.

목차

I. Abstract & Introduction
II. Results & Discussion
III. Conclusion
IV. Reference

본문내용

원자는 외부의 에너지를 흡수하는 경우 전자가 바닥상태에서 들뜬 상태로 전이되어 전자의 에너 지 준위가 높아지게 된다. 들뜬 상태의 전자는 에너지가 매우 높아 불안정안 상태이기에 곧 에너 지를 방출하고 다시 낮은 에너지 준위로 전이하게 된다. 이때 방출되는 에너지는 전자기파의 형 태로 방출되며 전이되는 과정에서의 에너지 준위의 조합에 따라 특정한 파장의 전자기파를 방출 할 수 있게 된다. 수소의 경우, 가시광선 영역에서의 방출 선 스펙트럼은 4가지의 빛을 포함하고 있고 이를 발머계열(Balmer series) 스펙트럼이라고 한다 [1]. Rydberg는 이러한 선 스펙트럼에서 나타나는 특정 전자기파의 에너지를 에너지 준위의 이동과 결부하여 다음과 같은 공식을 제안하 였다. Rydberg formula에 따르면 방출되는 전자기파의 에너지는 ΔE = RH(1/n12 – 1/n22) (RH : Rydberg 상수 = 2.18 * 10-18 J. n1, n2 : 전자의 에너지 준위로 n1 < n2)로 계산된다 [2].
이상기체의 압력과 몰수, 온도, 부피는 서로 밀접하게 연관되어 있다. Boyle의 법칙에 의하면 이상 기체의 부피는 압력에 반비례하고, Charles의 법칙에 의하면 이상기체의 부피는 온도에 비례한다. 또한, Avogadro의 법칙에 의하면 이상기체의 부피는 기체의 몰수에 비례한다. 이러한 법칙을 하나 의 공식으로 통합하게 되면 다음과 같은 PV = nRT(P: 압력, V:부피, n:몰수, R: 기체상수, T: 온도)라 는 이상기체 상태방정식(ideal gas law)을 도출할 수 있다 [3]. 이는 실험실 환경에서 기체가 발생 하였을 때 기체의 특성을 파악하기 위해 유용하게 사용될 수 있다.
한편 환원제와 산화제는 각 물질마다 환원제 혹은 산화제로서의 세기가 다르며 이는 standard electrode potential로 비교할 수 있다 [4]. 이는 물의 전기분해 실험에서 매우 중요하게 작용하는 데, 이는 양극과 음극에서 더 반응성이 좋은 물질이 각각 산화되고 환원되기 때문이다.

참고자료

· Atkins, P.; Jones, L.; Laverman, L. Chemical Principles: The Quest for Insight. 7th ed.; W.H. Freeman and Company: New York , NY, 2016, pp. 7-9.
· Atkins, P.; Jones, L.; Laverman, L. Chemical Principles: The Quest for Insight. 7th ed.; W.H. Freeman and Company: New York , NY, 2016, pp. 6-7.
· Silberberg, M.S.; Amateis, P. Chemistry: The molecular nature of matter and change. 9th ed.; McGraw-Hill Education: New York , NY, 2021, pp. 965-967.
· Silberberg, M.S.; Amateis, P. Chemistry: The molecular nature of matter and change. 9th ed.; McGraw-Hill Education: New York , NY, 2021, pp. 214-216.
· Atkins, P.; Jones, L.; Laverman, L. Chemical Principles: The Quest for Insight. 7th ed.; W.H. Freeman and Company: New York , NY, 2016, pp. 95-97.