동국대학교 화학과 물리화학실험 표면장력 및 밀도측정 레포트

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동국대학교 화학과 물리화학실험 표면장력 및 밀도측정 레포트

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본문내용

고찰
1. 문헌값과의 비교
당시의 실험환경은 20~25도의 표준환경이라고 가정한다. 문헌값에 따르면 물의 표면장력은 실온 20도에서 72.75 (dyne/cm)이다. 이번 실험에서 물의 표면장력 값은 54.9 (dyne/cm)로 이다. 반면 순수 에탄올의 표면장력은 문헌값에 따르면, 22.3 (dyne/cm)이다. 실험값은 95% 에탄올 기준, 7.22 (dyne/cm)으로 다소 차이가 있었다. 다른 농도에서도 실험결과와 문헌값을 비교하고, 오차율을 계산해 보았다. 에탄올의 농도가 올라갈수록 오차가 커지는 경향이 있다.

2. 오차의 원인
표면장력은 온도에도 예민하다. 표면장력은 기본적으로 액체를 이루는 분자간의 인력에 영향을 받는다. 따라서 온도는 분자의 운동에너지에 영향을 주며 이는 직접적으로 표면장력에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로 온도가 상승할수록 표면장력의 값은 떨어지는 경향을 보인다. 이 역시 분자간의 인력에 온도가 미치는 영향이라고 해석할 수 있다.

문헌값에서도 온도에 따른 표면장력의 변화가 있음을 알 수 있다. 아래 그림은 온도별, 농도별 에탄올의 표면장력을 참조한 문헌값이다. 농도의 변화가 표면장력에 가장 큰 변화를 가져오지만, 같은 농도일 때 온도변화도 큰 폭으로 변화함을 알 수 있다.

두 번째로 불순물의 영향이다. 기본적으로 분자간의 인력에 의한 표면장력 값을 측정하는 실험이기 때문에 물질의 순도는 가장 중요한 요소이다. 그러나 실험 시 초자의 세척의 문제, 실험실 공간의 먼지 등으로 인해 어느 정도 영향을 미쳤을 것이다. 교재에 따르면 표면장력 실험 시 금속 초자의 불순물 제거와 세척 시 집게를 이용하여 벤젠에 담근 후 메틸에틸케톤에 담근 후 버너 불꽃에 가열하여 깨끗이 한다고 되어있다. 그러나 기초적인 학부생 실험임과 동시에, 충분한 실험시간 확보가 되지 않았기 때문에 초자 세척에 소홀할 수 밖에 없었다.

참고자료

· 대한화학회, <물리화학실험>, 청문각(2009), p.66 ~ p.71
· Peter Atkins 외 1명, <물리화학>, 교보문고(2020), p.696
· “물의 표면 장력과 모세관 현상”, 작성일 알수없음, ZUM,2020.05.07. 접속, <http://study.zum.com/book/13569>
· Gonzalo VazquezEstrella AlvarezJose M. Navaz, J. Chem. Eng, <Surface Tension of Alcohol Water + Water from 20 to 50 .degree> (1995, 40, 3, 611-614)