[일반화학실험 A+] 용해열과 과냉각 상태

소개

"[일반화학실험 A+] 용해열과 과냉각 상태"에 대한 내용입니다.

목차

1. Name
2. Purpose
3. Principle
4. Apparatus&Reagents
5. Procedure
6. Experimental equipment
7. Result
8. Discussion
9. Reference

본문내용

1. Name
용해열과 과냉각 상태

2. Purpose
고체가 액체에 녹을 때 발생하는 용해열을 측정하고, 과냉각 상태를 관찰한다.

3. Principle
1. 과열 상태(super-heated state)
: 끓는점보다 높은 온도에서 존재하는 불안정한 액체 상태(metastable liquid state)
-> 액체가 끓을 때 만들어지는 기포가 없는 경우에 관찰되지만, 작은 외부 자극이 가해지면 곧바로 비가역적인 상변화가 일어나서 안전한 기체 상태로 바뀐다.
-> 실험실에서 갑자기 튀어오름(bumping)으로 이어질 수 있기 때문에 주의가 필요하다.
-> 어는점보다 낮은 온도에서는 과냉각 상태가 나타나기도 한다.
2. 물질의 상(phase)이 변화할 때는 주위로 열을 방출하거나 주위에서 열을 흡수한다.
-> 상 변화에서 열이 방출되거나 흡수되는 것은 상 변화에 따라서 분자들 사이에 작용하는 인력의 크기가 변해서 에너지의 차이가 생기기 때문이다.
마찬가지로 고체 상태의 물질이 물과 같은 용매에 녹는 경우에도 열이 방출되거나 흡수된다.
M(s) -> M(aq)
3. 용해열(heat of solution) ∆H_sol : 고체 물질이 녹을 때 나타나는 열
-> 고체 상태의 물질과 용매에 녹은 상태의 물질 사이의 에너지 차이를 나타낸다.
-> 엄밀하게는 ∆H는 엔탈피 변화량으로 에너지 변화량과 부피 변화에 의한 일 (p∆V)의 합이지만, 고체가 녹아서 액체가 되는 경우에는 부피 변화가 작기 때문에 그 차이는 무시할 수 있다.
-> 만약 용매에 녹은 상태가 더 안정하면 주위로 열을 방출하게 되고, 용매에 녹은 상태가 더 불안정하면 주위에서 열을 흡수하게 된다.
4. 공유 결합으로 단단하게 결합되어 있는 분자의 경우에는 용매에 녹게 되어도 원래 분자의 구조를 그대로 유지하기 때문에 에너지의 변화가 크지 않아서 용해열이 그렇게 크지 않다.

참고자료

· 표준일반화학실험 6판
· 핵심일반화학 8판
· 화학의원리 7판
· (논문) 발열 반응과 흡열 반응에 대한 교과서 분석과 예비 화학 교사들의 이해도 조사