서울대 화학실험-이산화탄소의 헨리상수 측정 실험

소개

2021학년도 1학기 수강, A+
여러 족보에서 좋은 내용만 뽑아 작성한 보고서입니다.

목차

I. Introduction
II. Data & Result
III. Discussion
IV. 과제
V. References

본문내용

I. Introduction
1. 실험 목적
이 실험에서는 1atm 이산화탄소 기체와 평형을 이룬 탄산수를 NaOH 용액으로 적정하고, 이를 통해 이산화탄소의 헨리 상수를 구한다. 이 실험을 통해 기체의 용해, 산-염기 적정, 헨리의 법칙 등을 학습할 수 있다. (1)

2. 실험 배경
1) 이산화탄소
이산화탄소는 탄소 원자 한 개에 산소 원자 두 개가 결합한 화합물이다. 이산화탄소가 기체 상태일 때는 무색, 무취, 무미이며, 화학식은 CO2이다. 이산화탄소는 대칭구조를 가져서 화학적 활성이 낮다. 물에 용해되면 약한 산성을 띠고, 탄산이 만들어진다. (2)
2) 수산화 나트륨
수산화 나트륨은 화학 실험에서 가장 널리 사용되는 염기로, 대표적인 강염기다. 물에 녹으면 강염기성 수용액을 만들며 화학식은 NaOH이다. 수산화 나트륨은 공기 중에서 수증기를 잘 흡수하는 조해성을 띠며, 이산화탄소도 잘 흡수한다. (3)
3) 헨리의 법칙
헨리의 법칙은 동일한 온도에서 일정한 양의 액체에 용해될 수 있는 기체의 양은 기체의 부분압과 정비례한다는 것이다. 이 때, 액체에 소량 녹는 무극성 기체에만 헨리의 법칙이 적용된다. 예를 들어, 메탄, 산소, 이산화탄소 등에는 헨리의 법칙이 적용된다. 하지만 암모니아 같이 물 속에 녹으면 이온화되어서 대량으로 녹거나 산-염기 반응을 하는 일부 극성 기체 분자들은 압력과 비례해서 용해도가 결정되지 않기 때문에 헨리의 법칙이 적용되지 않는다. (4)
여기서 C는 기체의 용해도, k는 헨리 상수, p는 기체의 분압이다. 여기서 헨리 상수는 용해도와 압력 간의 비례 상수이다. 헨리 상수는 용질인 기체의 종류와 용매인 액체의 종류에 따라 달라진다. 또한, 용매와 용질이 같더라도 온도에 따라 다른 값을 가지므로 헨리 상수를 나타낼 때는 온도를 표기한다.
헨리의 법칙에 나온 기체의 압력과 용해도의 관계를 설명할 수 있는 한 가지 예시로, 이 실험에도 나올 탄산수가 있다. 병에 담겨있던 탄산수의 뚜껑을 열었을 때 탄산수에서 기포가 발생하는데, 그 이유는 탄산수 병의 뚜껑이 열릴 때 압력이 낮아지면서 용해되어 있던 이산화탄소가 기체 상태로 빠져나오기 때문이다. 탄산수를 제조할 때는 이산화탄소 기체를 물에 용해시켜야 되는데, 이 때는 반대로 이산화탄소 기체에 압력을 가해주면 된다. (4)

참고자료

· 일반화학실험 (김희준, 자유아카데미, P47)
· 세화 편집부 (2001). 화학대사전. 세화. https://terms.naver.com/entry.naver?cid=62802&docId=5662811&categoryId=62802. 이산화탄소
· 세화 편집부 (2001). 화학대사전. 세화. https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2294848&cid=60227&categoryId=60227. NaOH
· Steven Zumdahl , Susan Z , Donald J. (2017). Chemistry (10th ed.). Cengage Learning. 443. 헨리의 법칙
· 세화 편집부 (2001). 화학대사전. 세화. https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2309134&cid=60227&categoryId=60227. 중화적정
· 세화 편집부 (2001). 화학대사전. 세화. https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2309135&cid=60227&categoryId=60227. 중화점
· Steven Zumdahl , Susan Z , Donald J. (2017). Chemistry (10th ed.). Cengage Learning. 144-145, 629-634. 지시약
· 세화 편집부 (2001). 화학대사전. 세화. https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2318706&cid=60227&categoryId=60227. 표준화
· 세화 편집부 (2001). 화학대사전. 세화. https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2318673&cid=60227&categoryId=60227. 표준 물질
· Steven Zumdahl , Susan Z , Donald J. (2017). Chemistry (10th ed.). Cengage Learning. 576-577. 다양성자 산
· 이안태 (1997). Basic 중학생이 알아야 할 사회· 과학상식. 신원문화사. https://terms.naver.com/entry.naver?cid=47337&docId=925815&categoryId=47337. 조해성
· 서울대학교병원. 서울대학교병원 의학정보. https://terms.naver.com/entry.naver?cid=51007&docId=6225938&categoryId=51007. 잠수병