[화학]일반화학실험-어는점 내림과 분자량(결과보고서)

소개

이 실험은 용액의 총괄성 중 어는점 내림을 이용하여 미지시료의 분자량을 결정하고, 용액의 총괄성(특히 어는점)과 라울의 법칙을 이해하기위한 실험이다.
(A+받은 보고서입니다.)

목차

1. 실험 결과

-결과 및 토의
1. 이론상의 정리
2. 측정 자료와 오차 분석 및 토의

본문내용

라울의 법칙은 용매의 몰분율에 대한 용매 증기압의 관계를 밝힌 법칙으로 그 증기압력내림의 크기가 용액 중 용질의 몰분율에 비례한다는 내용이다.
(=용질의 몰분율)

이 법칙을 만족시키는 용액을 이상용액이라고 하며, 이 이상용액은 용매분자-용매분자 사이의 상호작용과 용매분자-용질분자 사이의 상호작용, 용질분자-용질분자 사이의 상호작용이 모두 동일한 용액을 의미한다. 용매의 몰분율() 과 용액의 증기압력의 관계를 살펴보면,
(수식)이므로
(수식)의 관계를 가진다.

<그래프>

이때 위 그래프에서 직선을 나타내는 것이 이상용액이다. 나머지 두 개의 곡선은 비이상용액이 나타내는 것이다. 양의 편차를 보이는 것은 용매분자-용매분자 사이의 상호작용보다 용매분자-용질분자 사이의 상호작용이 작은 경우를 나타내고 음의 편차를 보이는 것은 그 반대의 경우를 나타낸다. 이런 비 이상용액들도 에 접근하면 이상성을 보인다. 즉, 용매의 몰분율이 클 때(용액이 매우 묽을 때), 비이상용액들도 이상성을 보임을 의미한다. 이런 묽은 용액은 총괄성이라 불리는 성질을 띠게 되는데 이는 용질입자의 농도에만 영행을 받는 특성들이다. 총괄성에는 증기압내림, 끓는점오름, 어는점내림, 삼투압현상 이 네 가지가 있다. 이중 우리가 다루게 될 것은 어는점 내림이다.
<중략>
순수한 나프탈렌용액의 경우 어는점이 확연히 드러난다. 측정값을 참고하면, 순수한 나프탈렌의 어는점은 78.5℃ 임을 확인할 수 있다. 이론상의 어는점은 80.5℃로 2.48%정도의 오차가 났다. 이러한 오차의 원인을 나프탈렌 고유의 성질에서 찾아보았다. 위 그래프 중 분홍색의 그래프를 보면 급격한 감소를 보이다가 거의 직선에 가까운 모양을 띠기 시작했다. 즉 온도가 일정하게 유지되고 있다는 것이다. 이는 물체의 상이 변하고 있다는 증거이다. 그리고 실제로 실험 시 이때 액체에서 나프탈렌의 결정이 생기기 시작했다. 물질의 상이 변하고 있는 도중에는 온도의 변화가 없는 것이 보통이다. 두 상이 공존할 수 있는 특정온도(와 특정압력, 이때는 대기압으로 본다.)에서 상변화가 일어나기 때문이다. 그런데 이 그래프를 보면 알 수 있다시피 온도가 조금씩 떨어지고 있다. 이것에는 여러 요인이 작용했겠지만 우리는 이미 고체로 굳어진 나프탈렌이 승화되면서, 혹은 고체가 되었기 때문에 온도가 다시 감소하기 시작하면서 온도계 주위의 열을 빼앗아 간 것으로 생각했다.

참고자료

· 현대일반화학제5판 / 자유아카데미 / 저자-Oxtoby외 / 2003