과기원 일반화학실험 어는점 내림 A+ 실험 보고서

소개

DGIST 일반화학실험 보고서입니다.

목차

Ⅰ. 요약

Ⅱ. 서론
1. 이론적 배경
2. 실험 목표

Ⅲ. Data & Results

Ⅳ. 토론

Ⅴ. 참고자료

본문내용

Ⅰ. 요약
순수한 라우르산과 라우르산+벤조산 혼합물이 냉각될 때 시간에 따른 온도 변화 그래프를 수집하였다. 순수한 라우르산 보다 혼합물에서 어는점이 더 내려갔음을 확인한 뒤 어는점 내림과 벤조산의 몰랄농도를 이용해 벤조산의 분자량을 추정하는 것이 목표였으나, 어는점 내림을 확인할 수 없었다. 라우르산+벤조산 혼합물의 어는점을 측정할 때 혼합물을 충분히 융해하지 않은 상태에서 실험을 진행한 것이 원인으로 보인다. 벤조산의 문헌값으로 이론적인 어는점 내림을 계산해보면 예상되는 어는점 내림은 7.6℃ 이었다.

Ⅱ. 서론
1. 이론적 배경
가. 묽은 용액의 총괄성과 어는점 내림
묽은 용액의 총괄성은 용액에 용해된 용질의 몰랄 농도에만 의존하고 용질의 종류와는 상관없이 나타나는 묽은 용액의 물리적 특성이다. 총괄성의 대표적인 예는 어는점 내림과 끓는점 오름이다. 두 현상 모두 용질에 의한 증기압 내림에 의해 발생하는 현상이다. 증기압은 증기가 고체 또는 액체와 동적 평형 상태에 있을 때 증기의 압력을 의미한다. 증기압이 없는 물질은 비휘발성 물질이라고 하며 증기압이 있는 물질은 휘발성 물질이라고 한다. 휘발성 물질과 비휘발성 물질의 혼합물에서는 엔트로피의 변화때문에 순수한 휘발성 물질보다 증기압이 낮아지며, 이것은 용액에서 용매의 농도와 비례한다. 몰분율을 X, 순수한 용매의 증기압을 P순수한 용매 라고 할 때 용액의 증기압과 몰분율의 비례관계를 식으로 나타내면 P 용액= X용매×P순수한 용매 라는 식이 성립하며, 이것을 라울의 법칙(Raoult’s law) 이라고 한다.
어는점은 액체의 증기압 곡선과 고체의 증기압 곡선의 교점의 온도이다. 용질에 의한 증기압 내림으로 액체의 증기압 곡선과 고체의 증기압 곡선이 내려가면 두 곡선의 교점이 나타내는 온도가 내려간다. 이것이 어는점 내림이 나타나는 원인이다. 순수한 용매와 묽은 용액의 어는점의 차이 ∆T f는 용질의 몰랄 농도m에 비례한다. 그러므로 어는점 내림을 식으로 나타내면 ∆Tf=-iKfm 이라고 할 수 있다. 여기서 i는 반트 호프 계수(van’t Hoff factor)이며 용질이 용매로 녹을 때 생기는 조각의 수이다. 실험에서 사용하는 벤조산의 반트 호프 계수는 1이다. K_f는 몰랄 어는점 내림 상수이며 이것은 용매마다 달라지는 상수이다. 실험에서 사용하는 라우르산의 어는점 내림 상수는 3.9℃/m이다.

참고자료

· 김성균, 남창훈, 정병혁, 정현숙, (2015) 화학 / 기초화학실험 DGIST PRESS
· Brown, Theodore , Lemay, H. , Bursten, Bruce, (2017) Chemistry The Central Science 14th edition (p.525 ~ p.547)