[화학과 물리화학 실험] Partial molar volume(부분몰랄부피측정)

소개

1. 실험 목적
이 실험의 목적은 조성을 미리 알고 있는 여러 NaCl-H2O 용액들 중에서의 물과 소금의 분몰랄 부피를 결정하는 데 있다. 분몰 부피를 비중병을 이용해 측정된 밀도로부터 얻어진 농도의 함수로써 계산해낸다.
2. 실험 원리
2-1. 이론적 해석
2-1-1. 분 몰랄 부피
열역학적 평형에 도달한 용액상은 압력(P), 온도(T), 부피(V), 내부 에너지(U), 엔트로피(S), Gibbs free Energy(G), 엔탈피(H)와 같은 상태함수로 표현이 가능하며, 이러한 함수들은 용액의 조성에 의존하게 된다.
일반적인 2성분 계에서 서로 다른 성분 사이에 상이한 상호작용을 하지 않는 이상용액을 이룬다면 용액의 성질은 각 성분의 몰 비에 대한 합산량에 따라 결정된다. 그러나 대부분의 용액은 분자 간 상호작용을 하게 되며, 그 상호작용으로부터 비 이상성을 나타내게 된다.
일정한 온도 및 압력하의 2성분 용액을 생각해 보자. 용액이 성분 A를 nA몰, 성분 B를 nB몰 포함하고 있다면 이 용액의 크기성질(Y)은 어느 것이든지 다음 식으로 나타낼 수 있다.
분 몰량을 다음과 같이 정의하면

...생략

목차

실험1. Partial molar volume
1. 실험 목적
2. 실험 원리
2-1. 이론적 해석
2-2. 관련 물리 상수[4]
3. 실험기구 및 시약
4.실험방법
5. 실험결과
6. 고찰
7. References

본문내용

3. 실험기구 및 시약
250 mL 부피 플라스크 3개, 비중병 2개, 100mL 매스실린더, 50mL 매스실린더, 10mL 피펫, 5mL 피펫, 항온조, Kimwipes휴지(혹은 일반 화장지), 저울, 증류수, 염화나트륨, (Cleaning solution의 제조에 있어서 IPA(Iso Propyl Alcohol), NaOH가 사용)
4.실험방법
실험에 사용할 부피 플라스크, 비중병 등의 용기를 깨끗이 씻어 건조시키고, 3M의 NaCl 용액을 만들기 위해 미리 계산한 양 NaCl 43.83g을 넣어야 하는데 우리는 43.868g의 염화나트륨을 넣었는데, 이는 3.0026M이었다. 무게를 잰 염화나트륨과 증류수로 250mL 부피 플라스크의 표선 까지 묽혀 수용액을 만들고, 그를 취해 1/2, 1/4, 1/8, 1/16으로 희석시킨 수용액을 만들었다. 이 때 각 희석은 수용액 125mL를 취해 250mL 부피 플라스크의 표선까지 증류수로 묽혀 만들었다.
빈 비중병(공기로 채워진 비중병)의 무게를 재고, 증류수를 담았을 때, 각각의 수용액을 담았을 때의 비중병의 무게를 쟀다. 이때는 25℃로 유지시킨 항온조에 담가두어 열적 평형을 이루었을 때 무게를 재었고, 비중병 밖에 묻은 물기는 모두 닦아내고 무게를 재었다. 또 손의 지문 등으로 인하여 무게의 변화가 생길 우려가 있어 장갑을 벗지 않았다.

5. 실험결과

Table.1 몰농도에 따른 W, W,W의 무게

18℃ 에서의 물의 밀도 :0.9866g/ml 이용하여 비중병 부피 구함

(1) 용액의 밀도(d)와 몰랄농도(m)와 몰랄농도의 제곱근 계산
밀도 : d=W/V
W : 용액의 무게 = solution있는 pycnometer무게 - 빈 pycnometer무게
V : 30mL pycnometer에 들어간 용액 부피
몰랄농도(m) m = (1000[NaCl])/(1000d-58.44[NaCl])

참고자료

· [1]. 신형식, Laboratory Manual, 전북대학교 환경화학공학부, 전북대(전주), p6-10, 2005
· [2]. http://mbel.kaist.ac.kr/lecture/che201/ch2.pdf
· [3]. Gibert W. Castellan, PHYSICAL CHEMISTRY, Third edition, University of Maryland.
· [4]. Rovert H. Perry, Perry;s Chemical Engineer`s Hand book, 6th edition, Mc Graw-Hill, singapore, 1985