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아주대 물리화학실험-이온 세기 효과(엑셀+보고서)

실험 과정에 대한 고찰이번 실험은 이온 세기가 변함에 따라 활동도 계수의 경향성에 대해 알아보기 위해 진행한 실험이었다. 실험 과정에서 AgAc를 과량으로 넣어 포화시킨 후 이온 세기를 다르게 하기 위해 NaNO3의 농도를 각각 다르게 하여 실험을 진행했다. 이번 실험의 경우 각 조가 각기 다른 농도의 NaNO3용액을 맡아 결과를 종합한 실험으로 7조의 경우 적정 시 혼합액을 10ml가 아닌 20ml를 사용해 계산 과정을 달리 해주었다.

자연과학| 2025.12.26| 3페이지| 5,000원| 조회(19)

물리화학실험, 아주대학교, 이온세기 효과

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아주대학교 서양음악사 기말 내용 정리본

서양음악사(아주대) 기말 내용 정리낭만주의 시대(19세기)E.T.A Hoffman(소설가)->낭만주의 용어 처음 사용, Jean Paul 문학과 연계성;슈만과 친분독일출신, 다른 예술 분야와의 연계성 있음(문학 등 다른 것들 이해하면 음악 감상 더 잘할 수 있게 됨)감정 표현->한계 x, 바로크와 현재보다 더 개인화개인주의산업 혁명으로 중산층이 많아짐->예술에 대한 수요 올라감; 계급과 관계없이 음악 향유 가능(콘서트)악기의 비약적 발전(금속 다루는 기술의 발전->금관악기 발전, 피아노 개량)민족주의=국민주의, 19세기 말~, 서유럽의 노래->북유럽 동유럽 등 범위 넓어짐표제음악(개인주의 확대); 심포니, 콘체르토 현악 사중주 등 절제음악도 있었음공연 규모 극단적(말러 천인교향곡vs살롱콘서트, 하우스 콘서트 등), 살롱음악 전성기=19세기->20세기 후반에서 현재까지 유행중, 리사이틀(처음으로 생김, 연주자 기량 중요, virtuoso)=>곡이 많이지고, 거대한 편성 이루어짐Character pieces 성격 소품 증가; (자유로움, 개인주의와 밀접), 연가곡(6,12,24곡..한 사이클) e.g. 슈베르트, 슈만, 브람스, concert etude(=study, 연습곡) 연주회용 연습곡, 최초의 concert etude: 쇼팽의 연습곡 제목/이후 예술적 etude 생겨서 공연에서 연주가 가능한 것이 concert etude(e.g 쇼팽,리스트), 교향시(symphonic poem 처음 생김, 리스트가 처음 만듦; 매우 진보적이고 개혁적인 사람.) 교향곡 형식에서 벗어난 것-> 몇 악장 등 형식 사용 X=>교향악, 교향시Absolute Music(절대 음악)vs Program Music(표제음악)Chamber music: 브람스 6중주(비올라, 바이올린, 첼로)x2, 절대음악, 하지만 이전 시대에 비해 음량 등 표현의 폭이 넓어짐Sonata: 리스트 피아노 소나타; 단악장(총 30분)Opera: 비제 카르멘(비호감 여인인 카르멘에 관한 오페라, 매우 중요한 오명자 출신인 쇼팽 등. 거의 최초의 제대로 된 음악 평론을 쓴 음악 평론가)(Eusebius vs Florestan) 오이제비이우스 vs 플로레스탄: 가장 내향적인, 내면적인 성격 vs 적극적, 진취적, 외향적인 성격; 가상의 인물(자신의 성격을 인격화함), 이 외에도 여러 개 더 있음(ex) 현자의 모습,,,)League of David: 상상속의 동맹으로 의미있는 음악을 하는 사람들을 모음, 다윗(다비드)은 팔레스타인 사람인 골리앗을 죽인 인물로 팔레스타인에 대항하고자 함. Carnival 마지막곡에서 확인 가능, 슈만이 생각한 팔레스타인은 안좋은 음악을 하는 사람들임정신질환을 앓고 있었음(multipolar, 양극성 성격장애)Character pieces, lieder, piano music, symphonies, chamber music 등등; op.1~26: 전성기(대부분 피아노 독주곡, 대부분 character pieces임), 연가곡-여인의 생애와 사람(클라라를 바탕으로 함, 슈베르트의 전통을 이어받아 발전), 피아노 4중주, 5중주 등Op.1 Abegg 변주곡(a,b,e,g,g 다섯음으로 작곡함, 알파벳 철자와 음계가 일치하는 것으로 장난/(B,A,C,H->B,A,C,D 독일어, 이미 많은 사람이 했고 하고 있는 작곡기법)Widmung(헌정): 가곡, 가사, 클라라에 헌정한 곡->Schumann-Liszt로 편곡오이제비우스: 슈만 carnival의 일부분, 자신 주의 인물을 인격화, 조용하고 내면적플로레스탄: 변덕이 많음, 조금 정신 사납고 외향적Traumerei, Kinderszenen: 트로이메라이(꿈), 어린이의 정경; 어른의 입장에서 회상필릭스 멘델스존-Barholdy(1807-1847, 독일)유대인->개종(할아버지가)=>자신의 정체성을 많이 고민함부자,신동출신J.S.Bach의 revival, 마태수난곡보수적인 음악 스타일Fanny Mendelssohn(누나, 마찬가지로 음악적 재능 출중)극 음악도 많이 씀교향곡, 바이올린 콘체르토, 체임c themes) 주제적 변용, 순환 주제: 몇가지 의미 있는 주제의 모양을 바꾸면서 계속 나옴(동일성 부여)베를리오즈, 바그너(사위)->세기 말 음악과도 연관거의 다 표제음악, True romanticism교향시(교향곡도 쓰긴 했지만 교향곡의 형식을 싫어했음->부제를 붙인 교향시를 씀(자유로움)->자유롭지만 동일성 있게 주제적 변용을 함)소나타를 2곡 썼지만 소나타 형식과 거의 관련은 없음굉장히 혁명적, 피아노를 오케스트라처럼 취급, 쇼팽과 리스트 이후에 피아노가 많이 발전함베토벤의 키스->거짓말피아니스트 계보 중심베토벤-체르니-리스트(모두 계보를 거슬러 올라가면 리스트로 귀결됨)마지막엔 신부가 됨귀족출신이 아니었음쇼맨십 좋음19세기 낭만주의 시대정신을 가장 잘 표현한 사람은 리스트와 베를리오즈(개혁적이고 현실과는 다른 낭만주의 정신), 환상문학적마리 다구 백작부인->딸 조지아 리스트와 바그너 결혼리스트 후기에는 사색적, 미래적, 종교적 성격을 띰랩소디: 광시곡(자유로운 곡)라 캄파넬라, 파가니니 에튀드, 피아노 콘체트토 1번(단악장), 메피스토 왈츠(여기서는 괴테의 파우스트x, 레나우->파우스트와 관련된 시), 마제파(초절기교 연습곡, 전통적인 형식은 아님, 12곡의 연주용 에튀드, 빅토르 위고의 ‘마제파’라는 시에서 영감을 받음, 영감을 받은 느낌을 표현한 것), 헝가리안 랩소디(집시 음악 사용), 단테 소나타(신곡을 읽고 영감을 받음, 소나타처럼 3가지 부분이 있음. 연옥 부분->혼란 표현, 소나타 같은 판타지각곡의 스펙트럼 넒음, 거의 모든 곡에 제목이 있음헥터 베를리오즈(1803-1869, 프랑스)리스트와 비슷함젊을 때 프랑스 혁명이 계속 이어짐(20세기 초반까지), 혁명군에 직접 가담19세기가 되자 오케스트라의 규모도 많이 커짐J.R.R 톨킨이 바그너의 세계 영향을 받음급진적, 낭만주의의 표본임리스트, 바그너는 서로 비슷한 영향을 주고 받았음나중에 고정 악상 사용리스트의 주제적 변용->leitmotif(leading motive) of Wagner 루치아(제 5원소, 광란의 아리아)오페라 아리아는 관습적으로 제목을 짓지 않음. 보통 첫구절을 제목으로Giuseppe Verdi이탈리아의 정신, 자랑La Traviata 길 잃은 여인, 춘희(화류계 배경)Aida(이집트 정부의 커미션)레퀴엠-Dies irae(오페라 같은 레퀴엠, 매우 극적임)축배의 노래나부코베리스모(사실주의 오페라)x, 원작이 있는 걸 쓰기로 했음, 우리 근처에서 볼 수 있는 인물이 거의 없음, 매우 극적인 곡 추구리골레토(어릿광대의 이름, 원작: 빅토르 위고의 리골레토)Giacomo Puccini라 보엠(베리스모 정점의 작품) the bohemian(체코-슬로바키아 지역, 예전의 보헤미아, 나라없는 자라는 뜻도 있음), 부자 x, 파리 옥탑방에서 벌어지는 일에 대한 것(가난한 젊은 연인들의 비극적 사랑)->’the rent’뮤지컬로 각색됨투란도트, 푸치니 유작, 중국 배경쟈니 스키키: (작은 연작 오페라)나비부인19세기 후반 동방에 대한 stereotype 생겨남우리나라 미성이 푸치니 오페라에 어울림19세기 후반으로 갈수록 자기 나라의 것을 중요시하게 됨(민족주의, 국민주의)/쇼팽은 해당되지 않음Nationalism(동유럽에서 시작, 자기 나라의 정서를 담음->서양음악의 표제는 유지하면서 자기나라의 요소를 첨가함)Antonin Dvorak(드보르작)첼로 협주곡 중 최고로 뽑힘, 딱 한곡 작곡현악 4중주: America드9 잉글리시 호른, 2악장드9 4악장처럼 역동적인 거동은 독일 오케스트라에서 보기 어려움유모레스크(소풍)스메타나-나의조국그리그(노르웨이)북유럽의 쇼팽피아노 콘체르토 in Minor페르귄트 모음곡시벨리우스(핀란드)핀란디아바이올린 콘체르토 in D minor 3악장오페라+합창(베토벤의 합창교향곡이 시초)지휘자로도 활약(지금 활약하는 지휘자의 약 80%는 핀란드 출신임)The Five(러시아 5인조)Mikhail Glinka러시아 5인조는 아니지만 러시아 5인조의 지주루슬란과 류드밀라 overture19세기 중후반 국민주의 열풍과용->전통에서 벗어남요한 슈트라우스와 유한 슈트라우스 주니어+(요셉 슈트라우스, 삼촌), 오스트리아아름답고 푸른 도나우 강, 라데트키 행진곡, 박쥐 서곡, 봄의 소리 왈츠왈츠: 비엔나 왈츠, 전통을 제대로 살림구스타브 홀스트,영국I vow to thee, my country(애국심, nationalism 영향)에드워드 엘가첼로 콘체르토: 드보르작이 이 상징곡 이용영국의 거친 환경에서 살아남은 영국인의 정신사랑의 인사, 위풍당당 행진곡스페인문화충돌이 일어남, 집시, 지역색이 짙음테레가-알람브라 궁전의 추억파플로 사라자테-지고이네르바이젠마눌 데 펠라-스페이쉬 댄스, fire dance그라나도스-스페니쉬 댄스인상주의(회화, 미술용어) vs 바그너의 후기 낭만주의음색, 모호한 조성, 7,9,11,13화성 등, use of modes선법 and 이국적 스케일, 시적이고 구체적, 오감을 동원한 제목, 물(유동성 강조)19세기에 피아노극 x, 오케스트라와 오페라 합창곡 많음->20세기 반 바그너, 피아노 곡 많아졌음클로드 드뷔시인상주의적인 면모와 영향 있었음모던음악의 문을 연 작품처음엔 바그너를 숭배했으나 나중엔 반 바그너가 됨목신의 오후(가장 혁신적인 곡)달빛아라베스크, 비오는 정원모리스 라벨무소로스키의 전랑회의 그림을 편곡엄마가 스페인 사람, 이국적인 것들에게서 영향을 받음볼레로, 물의 유희, 죽은 왕녀를 위한 파반느, 밤의 가스파르(3곡: 스카르보, 20세기 최고의 피아노곡, 가스파르는 시의 제목, 보물이라는 뜻의 페르시아어) 조성이 확실하고 심플함옹딘->물의 요정인상주의(작가)->물이 중요한 요소후기 낭만주의->거대한 것 많아짐, 바이올린이나 첼로, 피아노 등의 독주음악은 적어짐인상주의->다시 독주음악이 부활함에릭 사티->인상주의는 아님Je te veux->대중음악과 클래식의 경계가 흐림, 인상주의자라고 보기는 어려움프랑스 아방가르드의 시초. 미니멀리즘의 시초->선구자깊이 x짐노페디-구조는 없고 오직 멜로디만2nd Viennese School제 2 비엔나 학파-19

예체능| 2025.12.26| 17페이지| 5,000원| 조회(53)

서양음악사, 아주대학교, 서음사

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아주대 물리화학실험-화학 평형의 온도 의존성 결과보고서

실험 결과온도2530354045완충용액(A)0.455561.0395290.3973971.007890.447332해리 NaOH()0.964171.2604280.3986041.1197580.980053해리도0.4724890.8247430.9969720.9000960.456437온도T1/TKalnKa25298.150.0033548.95696E-08-16.228230303.150.0032994.7059E-07-14.569335308.150.0032456.62799E-08-16.529440313.150.0031939.00964E-07-13.919845318.150.0031438.39712E-08-16.2928- 해리도 :- 해리상수 , 이때 (Ostwald 희석법칙을 이용하여 알아낸 수소 농도)InKa vs 1/T* 추세선: y=-1088.2x-11.975, 기울기= -1088.2* = (-1088.2)(-8.314 J/K.mol) = 9,045.632J/mol = 9.0456 kJ/mol* 의 문헌값 : 20 kJ/mol* 문헌값과 실험값의 상대오차 = 54.772 %이번 실험에서는 4-나이트로페놀의 원래 상태와 해리된 상태가 가시광선 영역에서 다른 흡광 파장을 보인다는 점을 이용하여, 여러 온도에서 해리상수(Ka)를 구하고 그 온도 의존성을 통해 해리 반응의 엔탈피 변화를 확인하였다.실험은 25 ℃, 30 ℃, 35 ℃, 40 ℃, 45 ℃에서의 4-나이트로페놀의 완충용액과 완전해리용액의 흡광도를 각각 측정하였다. 4-나이트로페놀의 완충용액은 4-나이트로페놀 용액을 pH7의 완충용액에 가함으로써 제조했는데, 이는 지시약으로 사용되는 4-나이트로페놀의 변색 범위(약 pH 5.6~7.6)에서 중성 영역을 안정적으로 유지하기 위함이다.완전해리용액은 0.1 M NaOH를 이용하여 제조하였는데, NaOH가 해리하여 생성한 OH⁻가 4-나이트로페놀의 해리에 의해 생성된 H⁺와 결합하여 물을 형성하므로, 용액 속 H⁺ 농도가 감소하고 반응은 르 샤틀리에 원리에 따라 정반응으로 진행된다 4-나이트로페놀은 약산으로, 해리 반응은 다음과 같이 표현된다.HA (aq)⇌H+(aq)+A-(aq)여기서 HA는 무색이며, A⁻는 황색을 띠는 음이온이다. 따라서 용액의 색깔은 해리 정도와 직접적인 관계가 있으며, 색의 변화를 이용하여 해리 평형을 정량적으로 분석할 수 있다. 특히 해리된 음이온은 약 410 nm 영역에서 강한 흡광도를 가지므로, UV-Vis 분광법을 통해 흡광도를 측정하면 시각적 판단(색의 진하기)보다 훨씬 정밀하게 해리도를 추정할 수 있었다.4-나이트로페놀은 해리 전에는 자외선 영역에서만 흡수를 보이지만, 해리 후 생성된 음이온은 410 nm 근처에서 강한 흡광대를 갖는다. 이는 음이온의 전자 구조 변화(공명 효과 및 음전하 분포로 인한 π → π* 전이)에 기인한다. 따라서 410 nm에서의 흡광도는 곧 해리된 음이온의 농도에 비례한다.완충용액의 경우 pH 7 완충용액에 4-나이트로페놀이 녹아 있을 경우, 용액의 pH는 4-나이트로페놀의 pka(약 7.1)과 매우 근접하다. 따라서 HA와 A⁻의 농도가 유사하게 존재해야 한다. 이때 용액은 부분적으로 해리된 상태이므로 중간 정도의 흡광도를 보인다.우리는 실험 전에 시각적으로는 완전히 무색(HA만 존재)과 완전히 황색(A⁻만 존재)의 중간 단계의 옅은 노란색을 띨 것으로 예상했다. 완전해리용액의 경우, 강염기(NaOH)를 충분히 첨가하면, 생성된 OH⁻가 H⁺를 제거하여 평형은 완전히 해리 방향으로 이동한다. 따라서 거의 모든 4-나이트로페놀이 A⁻ 형태로 존재하게 되므로 이 상태에서 410 nm 파장에서의 흡광도는 **최대값(A∞)**을 보일 것으로 예상했다. 시각적으로는 강한 노란색을 띠어, “지시약이 완전히 변색된 상태”와 같을 것이라고 추측해 볼 수 있었다.실험을 진행하며 두 용액을 비교함으로써 시각적으로는 노란색의 진한색 차이를 통해 비교하던 것을 410nm에서의 흡광도 차이를 비교함으로써 Ka계산 및 온도 의존성 분석을 할 수 있었다. 온도의 경우 흡열 반응에서는 온도가 상승할수록 평형은 정반응(해리 방향)으로 이동한다. 따라서 온도가 올라가면 해리도가 증가하고, 그 결과 흡광도(410 nm에서 A⁻의 흡수)가 커져야 한다. 여기서 ΔH > 0 (흡열)이므로, T가 증가하면 –ΔH/R·(1/T) 항이 감소하고 lnKa 값은 증가한다. 즉, 온도가 상승하면 Ka 값이 커지고 lnKa도 선형적으로 증가해야 한다. 그러나 우리가 실험을 통해 구한 데이터 값은 온도 증가에 따른 흡광도와 Ka의 경향이 일관적이지 않았다. 35 ℃에서는 해리도와 Ka가 일시적으로 매우 높아졌지만, 45 ℃에서는 오히려 25 ℃와 유사하거나 더 낮은 값을 보였다. lnKa vs 1/T 그래프 역시 직선성이 거의 나타나지 않았으며, R² = 0.0059로 데이터의 상관성이 매우 낮았다. R2값의 경우, 1에 가까울수록 신뢰도가 높음을 나타낸다. 따라서 우리가 실험한 결과는 신뢰도가 매우 낮았다. 그 이유로 다양한 요인을 유추해볼 수 있다. 오차 요인에 대해서는 실험 데이터에 대한 분석 이후에 다뤄볼 것이다.우선, 실험 값에 대한 데이터를 다각도로 해석해보았다. 먼저 25도 대비 30도에서는 delta lnKa=+1.66으로 Ka가 약 5.3배가 증가했다. 25도 대비 40도에서는 “가 +2.31만큼 증가했는데 이는 약 10배가 증가한 것이다. 그러나 35도, 45도는 오히려 감소되거나 유지했는데, 이는 물리적으로 일관되지 않는 결과임을 나타낸다. 25도와 40도에 대해 반트호프 식을 거꾸로 풀면 delta H=+119kJ/mol이고 25도와 30도에 대해서는 delta H가 -23kJ/mol로 부호도 뒤바뀌는 것을 확인할 수 있었다. 이는 데이터가 직전성을 전혀 갖지 못함을 나타내며, 결과를 도사한 그래프의 모양을 통해 직접 확인할 수 있었다. 실제로 시각적으로는 온도가 높을 때 노란색이 진함을 확인했지만 실제 데이터는 스파이크와 역전이 존재했다. 이는 외려 눈의 판단이 정량 데이터보다 정확한 쪽에 해당한다. 그러나 실험을 진행한 때 각 조가 각각 온도를 지정받아 실험한 것이므로 우리 조의 시각적 판단의 근거가 다른 조와도 일치할 것이라고 추측할 수는 없다. 또, 해리 반응은 흡열이므로 이라고 가정하면 1K만 달라지더라도 lnKa는 약 0.027만큼 변한다.(Ka 2.7%변화). 실험 시에 원하는 목표 온도에 도달하면 용액을 큐벳으로 옮겨 분광기로 가져가 흡광도를 측정했다. 용액을 큐벳에 넣고 큐벳을 옮기는 과정에서 온도에 변화가 생길 수 밖에 없는데, 앞서 설명한 것과 같이 온도 벼노하는 Ka값에 변화를 가져오므로 이는 오차의 원인 중 하나가 될 수 있다. 오차의 원인으로는 더욱 다양한 요인이 있을 것으로 예상되었다. 아래는 오차의 원인에 대한 고찰이다.우선 우리는 실험일로부터 4일 전에 만들어둔 해리 용액과 완충용액으로 실험을 행했다. 이것은 NaOH용액의 탄산화를 일으킬 수 있는데, NaOH는 흡습성이 매우 뛰어나 공기중의 이산화탄소와 빠르게 반응한다. 때문에 마개를 해 두었다고 해도 4일간 충분히 미량의 이산화탄소가 투과하거나 남은 공기층에서 반응해 Na₂CO₃·NaHCO₃가 형성 될 수 있다. 4-니트로페놀 용액은 시간이 지나면서 미세한 광분해나 산화 부산물이 생길 수 있고, 완충용액도 시간이 지나면 pH가 약간 이동해. 마개를 해두어도 이런 변화는 막기 어렵다. 또, 뚜껑을 해둔 용액이라도 온도 변화 과정에서 기체 용해도가 달라져 미세한 pH 변화를 유도할 수 있다. 이러한 용액의 화학적 변화로 이산화탄소 반응이 조금이라도 일어난다면 완전 해리 기준값이 작아지는데, 이는 Ka의 과소 추정이라는 결과로 이어진다. 완충 용액에서 시간이 지남에 따라 pH가 미세하게 달라진다고 앞서 언급했는데, 이는 부분해리 상태가 바뀌어 Ka계산에 불규칙성을 불러일으킬 수 있다. 따라서 마개를 해두어 이산화탄소의 유입을 최소화하기는 했어도 NaOH와 완충용액은 본질적으로 시간이 지나면서 조성 변화를 겪어 분광기에서 얻은 A, 값의 불일치를 일으켜 Ka계산에 큰 오차를 만들었을 가능성이 매우 크다.또한, 모든 조에서 같은 시약을 사용했음에도 불구하고 특히 35도와 40도 구간에서 흡광도가 낮게 측정된 것은 해당 온도에 대해 실험한 조가 큐벳에 용액을 넣고 옮긴 후 흡광도를 찍는 과정에서 다른 조 보다 더 많은 시간을 소요했을 가능성이 클 것이라고 판단했다. 큐벳 속 용액의 흡광도를 찍기 위한 과정에서 온도가 내려갈수록 흡광도가 낮아진다는 이론과 일치한다.오차를 최대한 줄이기 위해서는 우선 실험 오차의 가장 큰 원인인 시약의 신선도 문제와 온도 유지의 정밀성을 해결하는 것이 중요하다. 시약의 신선도는 최대한 당일 제조한 시약을 사용하는 것으로 하고, 온도 유지 문제의 경우 순환식 항온 큐벳을 사용한다면 측정 중에도 온도를 일정하게 유지해 더욱 좋은 결과를 도출할 수 있다. 또, 온도 별 측정 때마다 다른 water blank를 잡은 것 역시 오차의 큰 원인이 될 수 있는데, 이는 동일 조건에서 잡은 blank를 유지하거나, 온도가 보정된 blank를 따로 준비하는 것이 좋다. 또, 같은 조건에서 최소 3회 반복 측정 후 평균을 내어 편차를 기록한다면 R2값이 더욱 높아질 것으로 예상된다. 왜 멍청이 임은성 아니냐고

자연과학| 2025.12.26| 5페이지| 2,500원| 조회(25)

물리화학실험, 아주대학교, 화학 평형, 온도의존성

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아주대학교 물리화학실험-흡광도 측정에 의한 복합 화합물의 분해 속도 측정+자외선 흡수에 의한 분자 분해 실험 결과보고서

0차y=-0.00931x+0.26492R2 =0.85791차2차1. 반응차수 구하기R2 값이 1에 가장 가까운 차수 그래프는 2차 반응반응차수=2차2)속도 상수 k 구하기y=0.78779x+0.34453k=0.787793. 반감기 구하기t=0에서 A0=0.334794t1/2=3.792min0차1차2차1. 반응차수 구하기R2 값이 1에 가장 가까운 차수 그래프는 2차 반응반응차수=2차2)속도 상수 k 구하기y=0.58369+0.01463k=0.583693. 반감기 구하기t=0에서 A0=0.583027t1/2=2.939min이번 실험은 uv-vis분광기로 흡광도를 측정해서 beer-lambert법칙과 반응속도법칙을 이용하여 옥살산망가니즈(lll)의 분해반응에 대한 반응차수, 반응속도상수, 분해 반감기를 결정하는 실험이었다. 우리 조의 경우 실험 데이터가 소실되어 1조와 2조의 데이터를 사용했다.실험은 1차 실험과 2차 실험으로 나누어서 총 2번 실험을 진행하였다. 먼저 1차 실험에서 0.1M 황산망가니즈, 0.1M 옥살산, 0.01M 과망간산칼륨, 증류수를 차례대로 1ml, 3.5ml, 0.5ml, 5ml를 섞어서 실험을 진행하였다. 2차 실험에서는 차례대로 2ml, 7ml, 1ml, 0ml를 섞어서 실험을 진행하였다. 즉 2차 실험은 1차 실험의 2배 농도에서 진행한 것이다. 그 후, 섞은 용액의 435nm 파장에서의 흡광도를 30초 주기로 60번, 즉 30분 동안 발생한 흡광도 변화의 데이터를 얻어내었다. 옥살산망가니즈(lll)는 435nm 파장에서 노란색을 띠는 것을 실험적으로 확인할 수 있었는데, 이는 435nm 근처의 보라/파랑색을 흡수하고 노란색 빛을 통과시키기 때문이라는 이론을 뒷받침했다. 그 후, 노란색을 띠는 435nm 파장의 가시광선 영역에서의 시간에 따른 흡광도로부터 옥살산망가니즈(lll) 분해 반응의 반응 차수를 알아내고 이에 반응속도상수 k를 구해보았다.각 차수 반응에 대한 적분 속도 법칙식에 농도 대신 흡광도를 넣어 흡광도 vs 시간(min)으로 그래프를 각각 그렸을 때, 그래프가 직선으로 그려지는 반응 차수가 그 반응의 반응 차수이고, 나머지는 그래프가 곡선형을 띤다. (단, 가 선형적으로 성립하고, 측정 파장에서 대상 종이 주요 흡수종이며 과 이 일정하다는 전제가 필요하다.) 다시 말해, 각 차수의 적분식을 해당 차수일 때만 시간에 대해 선형이 되어 데이터가 특정 선형화에서 가장 높은 R2값을 보이면 그 차수 가정이 이론적으로 예측하는 직선형을 가장 잘 충족한다는 것이다.먼저 1차 실험에서 0차 반응인 그래프의 값은 0.8579, 1차 반응인 그래프의 값은 0.9786, 2차 반응인 그래프의 값은 0.9829 이다. 차와 2차가 모두 직선에 가깝지만 가 더 큰 2차( )가 근소하게 우세하므로, 1차 실험에서는 2차 반응으로 판단하였다. 이때 2차 반응의 적분 속도 법칙식에 따르면 (2차 적분식) 이므로, k=0.78778min-1, 반감기는 (2차 반감기 식) 이므로 3.792min임을 구할 수 있었다. (참고로 1차 가정 시에는 이다.)2차 실험에서 0차반응의 그래프의 값은 0.8065, 1차반응은 0.9648, 2차반응은 0.9882 이다. 마찬가지로 2차 반응( )의 가 가장 1에 근접하므로, 2차 실험에서도 2차 반응으로 판단하였다. 이때 2차 반응의 적분 속도 법칙식에서 기울기로부터 k2=0.58369를 얻을 수 있었고, A0=0.583027을 대입하면 임을 알 수 있었다.반감기()는 반응 농도가 초기 값의 절반이 되는 데 걸리는 시간으로 이는 주어진 온도에서 해당 반응의 고유 값이다. 0차 반응에서의 반감기는 , 1차 반응에서의 반감기는 , 2차 반응에서의 반감기는 이다. 이번 실험에서 옥살산망가니즈(III)의 분해반응은 두 조건 모두에서 2차 반응으로 판정되었으므로, 반감기는 의 식에 따른다. 따라서 1차 실험에서의 반감기는 3.792 분, 2차 실험에서의 반감기는 2.939 분으로, 더 높은 초기 농도(2배 조건)에 대해 반감기가 더 짧아지는 경향이 확인되었다.반응속도상수()는 아레니우스 방정식(Arrhenius equation) 으로 표현된다. 아레니우스 방정식은 화학반응에서 반응속도상수와 온도의 관계를 나타내는 식으로, 같은 반응계에서 는 농도와는 무관하고 온도에 주로 의존한다. 따라서 “2배 농도 실험에서도 반감기가 동일해야 한다”는 일반명제는 성립하지 않으며, 반감기는 반응 차수에 따라 달라진다(특히 2차는 에 반비례). 본 실험에서는 1차 실험 , **2차 실험 **로 서로 다른 값이 얻어졌고, 이에 따라 반감기 역시 3.792 분 대 2.939 분으로 차이가 나타났다. 이는 실험을 진행했을 때 온도, 광량(차광), 혼합 후 첫 측정까지의 지연 시간 등의 차이로 유효 가 달라졌을 가능성이 크다. 특히 는 온도에 민감하므로 큐벳 시료용기에 용액을 옮겨 흡광도를 측정할 때, 측정 전과 측정 후의 시료의 온도차를 작게 유지하고(가능하면 ±0.5 °C 이내), 세 용액과 증류수를 동시에 넣고 빠르게 잘 혼합한 뒤 지연 없이 측정하는 것이 바람직하다. 또한 stray light의 영향을 줄이기 위해 초기 흡광도 범위를 적정하게 맞추는 것도 필요하다. 이번 실험은 1차 실험과 2차 실험을 두 조로 나누어 진행했기 때문에, 동일 절차라도 실제 핸들링과 시작선 정의가 조금씩 달라져 결과 차이가 커졌을 가능성도 있다. 아레니우스 방정식 관점에서 해석하면, 온도가 상승하면 가 증가한다. 이번 데이터에서 2조의 가 더 작게 관찰된 점은 2조 측정 시 온도나 광 조건이 상대적으로 낮았을 가능성을 시사한다.1조 초기 흡광도: , 2조 초기 흡광도: 임을 통해 배합상으로 2조는 1조의 2배 농도 조건이므로, 이상적으로는 도 약 2배가 기대된다. 실제 관찰된 비는 약 1.74배로, 2조의 초기값이 이론 대비 낮았다. 이는 혼합–주입–측정 사이의 지연 동안 분해가 이미 진행되었거나, 앞서 언급한 바와 같이 광/온도 조건 차이로 유효 흡광도가 낮아진 상황을 시사한다. t=0에서 차이가 난 이유는 여러가지가 있을 수 있다. 우선 착물은 광과 열에 민감하고 혼합 직후부터 분해가 진행되어 스포이드로 큐벳에 옮기고 측정하기까지 시간이 걸림에 따라 분해도 계속 진행될 수 밖에 없다. 또, 속도 상수 k는 아레니우스 식에 따라 온도에 매우 민감함을 앞서 밝힌 바 있는데, 혼합 용액의 온도가 평형이 되었다고 하더라도 큐벳에 옮기고 측정하기 까지 온도가 달라질 수 밖에 없다. 이때 온도는 +-2도 이내가 되도록 유지해야 하는데 그 이유는 1-2도 수준의 차이만으로도 k값이 크게 변할 수 있기 때문이다. K의 변화는 초기 구간의 기울기 뿐 아니라 2차 반응의 경우 반감기 계산에 직접 반영되어 반감기의 비교를 왜곡할 수 있다. 더불어, 온도의 변화는 흡광계수 및 용액의 물성 등에도 미세한 영향을 주어 선형성에 잡음을 만들 수 있다.온도에 대한 미세한 변화를 실험자가 조절할 수 없으므로, 실험 결과를 더욱 좋게 도출하고 싶다면 시약 내에 분해가 많이 진행 되기 전에 최대한 빠르게 흡광도를 측정하는 것이 좋다.

자연과학| 2025.12.26| 6페이지| 2,500원| 조회(31)

물리화학실험, 아주대학교

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아주대학교 물리화학실험-용매 극성에 따른 흡수 스펙트럼 변화 결과보고서

실험 결과waterethanol1-propanol2-propanolacetoneEthyl acetate최대흡수파장400558556.5594.5684720ET71.4851.2451.3848.0941.8039.71문헌값 ET63.156.654.652.548.938.1오차율(%)13.289.476.289.1716.994.23Dye 1 극성 순서: Water>1-propanol>ethanol>2-propanol>acetone>ethyl acetate문헌값의 극성 순서: water> ethanol>1-propanol>2-propanol>acetone이며 ethyl acetate는 insolublewaterethanol1-propanol2-propanolacetoneEthyl acetate최대흡수파장400400404.5500400498.5ET71.4871.4870.6857.1871.4857.35문헌값 ET63.156.654.652.548.9-오차율(%)13.2826.2929.458.9146.18-Dye 2 극성 순서: water=ethanol= acetone >1-propanol>2-propanol>ethyl acetate문헌값의 극성 순서: water>methanol>ethanol>1-propanol>2-propanol>acetone실험 3(7조)Water (Vol%)최대 흡수 파장ET문헌값 ET오차율040071.4842.21040071.4845.230401.571.2149.75040370.9552고찰이번 실험은 Betaine ET(30)과 Brooker’s merocyanine의 두 solvatochromism 염료로 여러 극성 용매와 어떻게 작용하는지 알아보기 위한 실험이었다. 극성 용매에 따른 흡수 스펙트럼을 측정하여 최대흡수파장(max)을 구한 후 ET를 구하여 용매의 극성에 의한 영향을 알아보았다. 또, 물과 아세톤의 비율을 달리 해 최대 흡수 파장을 구하여 앞 과정과 동일하게 전이에너지를 구했다. 다만 우리 조의 경우 물과 아세톤의 용매 극성 실험에서 데이터. 따라서 물과 아세톤에 대한 고찰 역시 6조의 데이터에 관한 것이다.극성용매로는 water, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, acetone, ethyl acetate의 총 6가지의 용매를 이용하여 실험을 진행하였다. 사용한 용매의 극성이 증가함에 따라 용액의 색은 푸른색을 나타낸다. 반대로 용매의 극성이 감소하면 용액은 점차 붉은색을 나타낸다. 따라서 용액의 극성이 클 수록 극성이 작은 용매의 경우에 비해 더 짧은 파장에서 최대 흡수 파장이 나타난다. 사용한 염료는 용매의 극성이 증가함에 따라 transition state energy와 ground state energy 차이가 증가하게 되고, 따라서 transition energy가 증가하게 된다. Betaine ET(30)염료를 이용하여 제조한 용액의 색은 다음과 같다. Water(무색), methanol(분홍색), ethanol(연보라색), 1-propanol(진한보라색), 2-propanol(파란색), acetone(진한초록색), ethyl acetate(연두색). Brooker’s merocyanine염료를 이용하여 제조한 용액의 색은 다음과 같다. Water(노란색), methanol(노란색), ethanol(주황색), 1-propanol(빨간색), 2-propanol(적색), acetone(보라색), ethyl acetate(무색). 용매의 극성이 감소할수록 붉은 색을 띠는 사실을 통해 Betaine ET(30)염료의 용매는 1-propanol(진한보라색)>ethanol(연보라색)>2-propanol(파란색)>acetone(진한초록색)>ethyl acetate(연두색)>methanol(분홍색)>water(무색) 순으로 극성이 감소하며, merocyanine염료의 용매는 acetone>water=methanol>ethanol>1-propanol>2-propanol>ethyl acetate순으로 극성이 감소한다고 볼 수 있다. 그러나 이는 눈에 보이는 색으로만 판별하는 것은 고려하지 않아 이론적 극성 크기 순서와 오차가 크다. 때문에 최대 흡수 파장 값을 정확히 얻기 위해 UV-vis 분광기를 이용했다.. (단위:kcal/mol) 이 단계에서 사용하는 식을 통해 전이에너지와 최대흡수파장이 반비례 관계를 갖는 다는 것을 알 수 있었다.Dye 1: Reichardt’s betaine ET(30)이 염료는 문헌적으로 negative solvatochromism을 보인다. 즉 용매 극성이 증가할수록 λ_max가 단파장으로 이동(blue shift)하고, E는 증가한다. 이는 바닥상태의 쌍극자 모멘트가 들뜬상태보다 큰 경우(μg>μe), 극성 용매에서 바닥상태가 더 강하게 안정화되어 여기 간격(ΔE)이 커지기 때문이다. 본 실험에서도 전반적으로 극성↑ → λ_max↓ → E↑ 경향을 관찰하였다.transition energy(ET)값은 클수록 용매의 극성이 크다. 실험적 ET값을 구한 결과, Betaine ET(30)염료의 Water>1-propanol>ethanol> 2-propanol>acetone>ethyl acetate 순으로 전이에너지 값이 감소했으며 극성이 감소함을 알 수 있다. 또한, 최대흡수파장과 전이에너지는 반비례 관계를 가지므로 최대흡수파장은 전이에너지와 반대로 증가함을 확인할 수 있었다. 그러나 문헌값에 따른 전이에너지(ET) 값은 water> ethanol>1-propanol> 2-propanol > acetone>ethyl acetate 순으로 감소하며 극성 또한 감소한다. 두 값을 서로 비교해보면 ethanol 실험에서 약간의 오차가 발생했음을 알 수 있다. 다만 ethanol과 1-propanol 간 E 차이는 측정오차 범위였으며, 이 둘의 서열은 문헌값과 비교 시 사실상 동등으로 해석하는 것이 타당하다Dye 2: Brooker’s merocyanineBrooker’s merocyanine염료의 용매의 실험적으로 결정된 transition energy ET의 크기는 water=ethanol= acetone cetate이었으며, 문헌값에 따른 전이에너지 값 크기는 water>methanol>ethanol>1-propanol>2-propanol>acetone이며 ethyl acetate는 insoluble이므로 최대흡수파장이 존재하지 않는다.이 염료는 문헌적으로 positive solvatochromism 경향(극성↑ → λ_max↑ → E↓, 보통 μe>μg 알려져 있으나, 이번 측정에선 스캔 범위가 400–500 nm로 제한되어 여러 용매에서 λ_max가 창 가장자리에 걸려 정확한 최대값을 포착하지 못함이 확인되었다. 따라서 Dye 2에 대해선 정량적 서열 결론을 유보하고, **350–800 nm(또는 330–800 nm)**로 스캔 범위를 넓혀 재측정할 필요가 있다.혼합 용매(acetone–water)이론적으로는 물 함량 증가(극성↑) 시 betaine 염료의 λ_max는 단파장 이동, E는 증가한다. 그러나 이번 데이터에서는 측정창 제한으로 λ_max가 400 nm이 최대 흡수 파장이 되어 E가 거의 동일하거나 오히려 감소하는 것처럼 보였다. 이는 설정문제에 기인한 측정 인공물이므로, 범위 확장과 블랭크 보정 후 재측정이 필요하다.물을 섞은 아세톤의 경우에는 물의 극성이 아세톤의 극성보다 크기 때문에 물의 함량이 높아질수록 electronic transition energy 값이 증가할 것이라고 예측했지만 우리의 실험결과와 전혀 달랐다. 우리의 실험값은 물의 함량이 높아질수록 전이 에너지 값이 감소하는 양상을 보였으며, 이는 특히 파장 설정이 400~500밖에 되어있지 않아 정확한 값을 알 수 없기 때문이다. 이와 더불어 이상적인 혼합이라면 E 값이 물의 부피분율(또는 몰분율)에 따라 비례적으로 증가해야 한다고 생각할 수 있지만, 실제론 직선적이지 않고 비선형이 많은 것을 알 수 있었다. 그 이유는 preferential solvation 때문이다. 염료 분자는 극성이 큰 물 분자에 우선적으로 둘러싸이면서, 물이 적게 섞여도 실제로는 이미 물의 영향이 강하게 큰 폭으로 단파장 이동하고, 이후 곡선 형태로 변화하는 패턴을 보인다.실험에서 전반적으로 오차율이 굉장히 크게 나왔는데, 그 이유에는 다양한 요인이 있을 수 있다. 우선 시약이 오래되어 구성 성분에서 화학적 변화가 있었을 가능성, 기계의 설정 오류, 블랭크 보정이 제대로 안됐을 경우, 잘못된 피펫팅,이번 실험에서 적용된 현상은 극성이 증가할수록 스펙트럼이 더 짧은 파장으로 이동하는 단파장 이동(hypsochromic shift)으로, 용매의 극성이 증가할수록 스펙트럼이 더 짧은 파장 쪽으로 이동하여 용액의 색은 푸른색을 나타내고, 용매의 극성이 감소하면 더 긴 파장 쪽으로 이동하여 용액의 색은 붉은색을 나타낸다. 그러나 이 개념은 반드시 정량적 ET결과와 일치하는 것은 아니므로 보조 근거로서 사용한 이론이다. 단파장 이동은 들뜬상태가 바닥상태보다 극성이 더 작기 때문에 들뜬상태는 극성이 큰 용매에서 바닥상태보다 더 불안정해지며 전이에 필요한 에너지가 더 커지므로 흡수띠가 단파장으로 이동한다는 것을 알 수 있다.그러므로 바닥전자상태에서의 쌍극자 모멘트(ug)가 들뜬전자상태에서의 쌍극자 모멘트(ue)보다 더 큰 값을 갖는다. ug > ue. 따라서 극성 용매에서는 excited state보다 ground state가 훨씬 더 안정화된다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 더 많은 극성 용매에 의한 염료에서 ground state의 안정화는 전이상태보다 더 크며, 전이에너지를 증가시켰다. 즉, 극성이 큰 용매일수록 염료의 ground state가 더 많이 안정화되어서 excited state와의 에너지 차이가 더 벌어지게 되었고, 용질의 스펙트럼은 파장이 더 짧은 쪽으로 이동했다. (hypsochromic shift/단파장 이동) 또한 우리는 ground state에서의 전하 분포가 전하분리된 성격을 가진다(ug > ue)는 것을 의미함을 실험을 통해 알 수 있었으며, positive solvatochromism(ug < ue)와 반대되는 negative solva

자연과학| 2025.12.26| 5페이지| 2,500원| 조회(28)

물리화학실험, 아주대학교, 용매 극성

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