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일반화학실험 예비레포트 A+ 금속의 활동도 - 산화와 환원

일반화학실험(1)실험 예비보고서금속의 활동도 ? 산화와 환원실험목표━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1. 금속과의 반응을 관찰함으로써 금속의 활성도의 차이를 확인해 본다.이론━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━? 산화와 환원- 산화: 산화란 산소와의 결합, 수소의 떨어져 나감, 산화수의 증가(전자의 수가 줄어듦)의 경우- 화원: 환원은 산소와의 분리, 수소와의 결합, 산화수의 감소(전자의 수가 늘어남)의 경우한 원소가 산화하면 다른 원소는 환원되기 때문에 항상 동반되어 발생한다.? 산화제와 환원제산화 환원 반응에서 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질을 산화제라고 하며, 반대로 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 물질을 환원제라고 한다. 대표적인 산화제와 환원제에는 다음과 같은 것들이 있다.① 주기율표의 오른쪽 위쪽에 있는 원소들은 강한 산화제이고, 그것의 음이온들은 약한 환원제이다.(O2, F2 : 강한 산화제/F-, O2- : 약한 환원제)② 주기율표의 왼쪽 아래쪽에 있는 원소들은 강한 환원제이고, 그것의 양이온들은 약한 산화제이다.(Na, K : 강한 환원제/Na+, K+ : 약한 산화제)③ 산화수가 큰 원자를 가진 화합물은 강한 산화제이다.(KMnO4, HNO3)[네이버 지식백과] 산화제/환원제 [酸化劑/還元劑] (Basic 고교생을 위한 화학 용어사전, 2002. 9. 30., 서인호)? 금속의 반응성화학적으로 금속성(金屬性)이란 전자를 잃고 양이온이 되려는 성질을 말한다. 주기율표에서 왼쪽으로 갈수록, 아래쪽으로 갈수록 금속성이 증가하는 경향을 가진다. 금속성이 크다는 뜻은 원자가 전자를 쉽게 잃고 양이온으로 잘된다는 의미로, 주로 수용액이나 단순치환반응, 광석으로부터 제련하는 법 등과 관련이 있다. 일부 주요 금속의 상대적인 금속성은 금속의 반응성으로 비교하여 반응을 판단한다.? 생활 속 산화 환원 반응1. 연소물질이 산소와 빠르게 반응하면서 열과 빛을 내는 반 결합하여 붉은색의 산화 철로 되어 녹스는 현상→ 철이 부식되면 부서지고 강도가 떨어져 제 기능을 할 수 없다.② 철의 부식 방지법: 철이 공기 중 산소나 물과 접촉하는 것을 막는다.→ 철 표면에 기름칠, 페인트칠을 하거나, 산화가 잘 되지 않는 다른 금속으로 얇은 막을 입힌다.3. 여러 가지 산화 환원 반응① 음식물의 부패: 오래된 음식물이 산소와 반응(산화)하여 썩는다(부패).→ 음식물의 부패를 막기 위해 음식물을 보관할 때 산소 흡수제를 넣거나 진공 포장을 하기도 한다.② 과일의 갈변: 과일을 깎아서 공기 중에 두면 산화되어 갈색으로 변한다.③ 광합성과 호흡: 광합성과 호흡은 생물이 생명을 유지하는 데 필요한 산화 환원 반응이다.? 광합성: 식물은 태양의 빛에너지를 이용하여 포도당을 합성하고 산소를 발생한다.? 호흡: 포도당과 산소를 반응시켜 생명 활동에 필요한 에너지를 만들고, 이산화 탄소와 물을 생성한다.→ 생물의 호흡을 통해 몸속에 들어온 산소를 세포까지 운반하고, 세포에서 에너지를 얻는 과정에서 산화 환원 반응이 일어난다.④ 불꽃놀이: 폭죽에 들어 있는 화약이 폭발하여 산화되면서 매우 높은 열이 발생하여 금속의 불꽃색이 나타난다.⑤ 일회용 손난로: 겨울철에 사용하는 일회용 손난로를 흔들면 부직포 안의 철 가루가 산화되면서 열이 발생한다.⑥ 반딧불이의 불빛: 반딧불이에서 나는 불빛은 반딧불이 체내의 루시페린이라는 물질이 산소와 반응하여 산화되는 과정에서 발생한다.⑦ 폭탄먼지벌레의 악취: 폭탄먼지벌레는 위험에 처했을 때 체내에서 과산화 수소가 물과 산소로 분해되는 산화 환원 반응이 일어나고, 이때 발생한 산소 기체의 압력으로 악취를 강하게 내뿜는다.기구 및 시약━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━조별? 24-well plate 2개, 유리막대? 1회용 스포이드? 핀셋, 확대경 (x5)? 사포? 금속조각: Cu, Fe, Mg, Zn, Pb공통? 2.0M 염산(HCl) 용액 100mL? 다음 화합물의 0.2M 수용액 1mL 5개(KMnO _{4} ,``Na _{2} SO _{4} ,``CuSO _{4} ,``KIO _{3} ,``FeCl _{3})? 표백제(4~5% NaOCl) 1/10로 묽힌 것 20mL? 3% 과산화수소(H _{2} O _{2}) 20mL? 폐기물용 1 L 비커? 금속 조각 회수용 비커 5개실험 방법━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━PartⅠ. 금속의 반응성1. 사포를 이용해 금속 조각의 표면을 깨끗이 갈아내고, 휴지로 금속 표면의 남은 가루를 모두 닦습니다.2. Well plate에서 5개의 well에 차례로 구리, 철, 마그네슘, 아연, 납 금속 조각을 하나씩 넣습니다.3. 각 well에 염산 용액을 금속 조각이 잠기도록 1/4 정도 채웁니다.4. 각 well에서 어떠한 반응이 일어나는지 관찰합니다. 필요하면 확대경을 사용하여 관찰합니다. (반응이 즉시 일어나지 않을 수 있으므로, 적어도 5분 이상 관찰합니다) 금속에 따라 반응의 정도에 차이가 있는지 확인합니다.Part Ⅱ 금속의 활동도1. 사포를 이용해 금속 조각의 표면을 깨끗이 갈아내고, 물로 씻어낸 후 휴지로 물기를 모두 닦습니다. (금속 표면에 산화막이나 녹이 남아 있는 경우, 반응이 일어나는 것을 관찰하기 어려우므로 최대한 금속 표면을 깨끗하게 해줍니다)2. well plate에서 한 줄로 있는 5개의 well에 어느 한 가지 금속 조각을 하나씩 넣습니다.3. 각 well을 차례로 4가지 서로 다른 금속 이온 용액과 증류수로 금속 조각이 모두 잠기도록 1/4 정도 채웁니다. (5가지의 금속이온 용액, 즉 (Cu ^{2+} ,``Fe ^{3+} ,``Mg ^{2+} `,`Zn ^{2+} `,``Pb ^{2+} 용액 중, 절차 2에서 선택한 금속의 이온을 포함하는 용액을 제외합니다)4. 각 well에서 어떠한 반응이 일어나는지 관찰합니다. 특히, 금속 표면과 용액의 색의 변화를 중심적으로 관찰합니다. 필요하면 확대경을 사용하여 관찰합니다. (반응이 즉시 일어o reaction)이라 표기합니다.6. 다른 금속들에 대해서도 같은 방법으로 금속이온 용액과의 반응에서 일어나는 변활르 관찰한다. 아무 반응이 일어자니 않은 경우는 NR이라 표기한다.금속용액Cu²?Fe³?Mg²?Zn²?Pb²?CuFeMgZnPb■ Part Ⅲ 산화&환원 반응1. well plate에서 한 줄로 있는 6개의 well에FeSO _{4} 용액을 10방울 가합니다.2. 각 well에 차례로KMnO _{4} ,`Na _{2} SO _{3} ,`CuSO _{4} ,`KIO _{3}, 표백제(NaOCl), 과산화수소(H _{2} O _{2}) 용액을 한 방울씩 천천히 떨어뜨리며, 어떠한 변화가 생기는지 관찰합니다. 특히 용액의 색의 변화를 주의깊게 관찰합니다. 필요하면 두 용액이 잘 섞이도록 유리막대로 저어줍니다.3. 색의 변화가 있는 경우에는 더 이상 색의 변화가 없을 때까지 떨어뜨린 용액의 방울 수를 기록합니다.4. well plate에서 또 다른 줄에 있는 2개의 well에FeCl _{3}용액을 10방울 가합니다,5. 절차 2-3과 같은 방법으로 두 well에 각각KMnO _{4}와H _{2} O _{2} 용액을 한 방울씩 떨어뜨리며 변화를 주의깊게 관찰하고, 떨어뜨린 용액의 방울 수를 기록합니다.FeSO₄FeCl₃관찰사항방울 수관찰사항방울수KMnO _{4}Na _{2} SO _{4}CuSO _{4}KIO _{3}NaOClH _{2} O _{2}문제━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━문제1. 다음의 시약들의 물리, 화학적 성질과 안전 관련 사항을 조사하라.■ copper(Ⅱ) chloride (CuCl _{2}): 무수물과 이수화물이 일반적이며, 무수물은 황갈색 흡습성이 있고 가열하면 993‘C에서 염소와 염화구리가 됩니다. 또한 흡습성에 강하고 물에 잘 녹습니다. 녹는점 498℃, 비중 3.054이며 물, 알코올, 아세톤 등에 잘 녹습니다. 도금, 소독제, 탈취제, 산화제 등으로 사용됩니다.■ iron(Ⅲ) ch, 끓는점 317℃, 비중 2.804(11℃)이며 물, 알코올, 아세톤, 에테르 등에 잘 녹습니다.■ magnesium nitrate (Mg(NO _{3} ) _{2}): 습기를 잘 빨아들이고 물과 알코올에 녹고 불이 잘 붙어 불꽃을 산화제로 사용합니다. 화학식량 148.34이고 밀도는 2.0256g/cm{} ^{3}이고 상태는 흰색 결정형 고체입니다. 화공품의 제조에 쓰입니다.■ zinc nitrate (Zn(NO _{3} ) _{2}): 무기 화합물이며 매우 잘 녹으며 일반적으로 물과 알코올에 모두 용해됩니다. 화학식량은 189.4이고 무색 결정의 상태이며 밀도는 2.065 g/cm{} ^{3}이며 녹는점은 36.4℃입니다. 105℃ 이상 가열하면 무수염이 됩니다. 수용액은 PH 약 4정도의 산성입니다. 산성이기 때문에 마개를 단단히 막아 찬 곳에 저장해야 합니다.■ lead nitrate (Pb(NO _{3} ) _{2}): 물, 액체 암모니아에 잘 녹으나 농도가 진한 질산에는 잘 녹지 않습니다. 20%의 질산납 수용액을 pH 3.0~4.0으로 약한 산성을 나타냅니다. 40‘C 이상으로 가열하면, 분해되어 이산화질소를 발생하고, 이와 함께 산소도 발생되며 산화제로 사용할 수 있습니다.■ potassium permanganate (KMnO _{4}): 공기 중에서 안정적이고 물에 잘 녹습니다. 용해도는 100g의 물에 0‘C일 때 2.83g, 10’C일 때 6.15g, 75‘C일 때 32.35g이며 200’C로 가열하면, 산소를 발생하며 망가니즈산 칼륨과 이산화망가니즈가 되고, 다시 삼이산화망가니즈가 됩니다. 또한 진한 용액에 강한 알칼리 용액을 작용시켜도 산소를 발생하며, 용액을 망가니즈산 칼륨K _{2} MnO _{4}가 되어 녹색으로 변합니다. 염산과 반응하여 염소를 발생하고, 진한 황산에 의하여 폭발을 일으키므로 위험하기 때문에 취급에 유의해야 합니다.■ potassium iodate (KIO _{3}): 인화성 물질과 섞어 태우거나 충격을 주면 폭

자연과학| 2022.08.21| 8페이지| 2,500원| 조회(200)

일반화학실험, 예비보고서, 산화와 환원

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일반화학실험 예비레포트 A+ 여러 가지 수화물

일반화학실험(1)실험 예비보고서여러 가지 수화물실험목표━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1. 수화물의 특징을 이용하여 여러 화합물 중 수화물을 구별해본다.2. 수화물의 하나인 K3[Fe(C2O4)3] ? 3H2O을 합성해 본다.이론━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━? 수화물: 이온성의 분자가 정수 또는 반정수의 물 분자들과 일정한 조성비를 가지고 형성된 무기 화합물, 수화물이 물을 잃거나 물과 결합하는 것은 완전히 가역적이다. 수화물 K3[Fe(C2O4)3] ? 3H2O에서 ‘?’ 은 물 분자들이 일정한 비를 가지고 결합하고 있음을 나타낸다. 이 결합은 공유 결합이나 이온 결합보다 훨씬 약한 결합이다.? 풍해: 대기 중에 놓아두면 물을 잃어버리는 수화물로 공기 중에 방치하면 서서히 결정 수를 상실하고 분말로 변한다.● Hygroscopic: 공기 중의 수분을 흡수하는 화합물로 풍해와 반대되는 개념이다.● 조해: 공기 중의 수분을 많이 흡수하여 그 물에 용해되는 화합물로 이는 고체의 수증기압이 공기 중의 수증기압보다 작을 때 일어난다.? K3[Fe(C2O4)3] ? 3H2O 합성- 반응식FeCl3 + 3K2C2O4 + xH2O → K3Fe(C2O4)3 ? 3H2O + 3K+ + 3Cl- + yH2OK3Fe(C2O4)3는 0℃의 차가운 물에는 거의 용해되지 않지만, 뜨거운 물에서는 잘 용해되므로 큰 결정을 얻기가 쉽다.● 수득률: 반응 물질이 완전히 반응하였을 때 기대되는 생성 물질의 양을 100으로 보았을 때 실제 생성된 물질의 양을 그 반응의 수득률이라고 한다.수득률(%)= {실제`수득량} over {이론적`수득량} TIMES 100- 수득률이 100%가 나오지 않는 이유1. 반응이 도중에서 평형상태에 이르렀기 때문이다.2. 반응시간이 부족했기 때문이다.3. 부반응이 일어나 목적 물질 이외의 물질을 생성했기 때문이다.4. 기술적으로 취득하기가 곤란했기 때문이다.? 재결정- 원리: 대부분의 고체는 온도가 올라갈수록 용해도가 커진다. 용해도는 용매 100g에 대해 녹을 수 있는 용질의 양을 말하여, 용매로는 보통 물을 사용한다. 일반적으로 온도가 높은 물에 고체를 녹이면 낮은 온도에서보다 더 많은 양의 고체용질을 녹일 수 있는 것이다. 이렇게 용해되어 있는 상태에서, 온도를 다시 천천히 내리면 용해도가 작아지기 때문에 용질은 다시 석출되면서 결정을 이룬다. 이러한 방법을 재결정이라 한다.기구 및 시약━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━- 기구? 가열판? 알코올 램프? 시험관(13*100) 6개, 시험관 집게? 50ml 비커 1개, 100ml 비커 2개? 10ml 눈금 실린더? 10ml 피펫? 유리막대, 약주걱? 저울? 얼음중탕? 진공거르기 장치 ? Buchner 깔때기(70mm), 감압 플라스크, 트랩? 거름종이? 황산칼슘, 황산구리, 설탕, 염화코발트, 염화니켈, 탄산칼륨 각각 50g기구사진방법(중력)거르기1. 유리막대를 따라 액체가 흐르도록 하여 거름종이 위에 혼합물의 일부를 부어서 거르기 시작한다.2. 깔때기의 대는 비커의 벽에 닿게 하여 거른액이 튀어나오지 않고 벽면을 따라 흘러내리도록 한다.3. 순수한 용매로 남은 고체들을 깔때기에 씻어 붓는다. 한번에 2~5ml 정도의 용매로 몇 번에 나누어야 한다.4. 거름종이의 끝이 넘치도록 깔때기를 채워서는 안 된다.진공거르기1. Bucherner 깔때기에 거름종이를 편편하게 펼쳐 놓고, 약간의 용매로 거름종이를 적신다. 아스피레이터 또는 진공펌프를 약하게 작동하여 거름종이를 Buchner 깔때기에 밀착시킨다.2. Buchner 깔때기에 조심스럽게 거를 혼합물을 붓고, 아스피레이터 또는 진공펌프를 더 세게 작동하여 빨아드리는 힘을 증가시킨다.3. 순수한 용매로 남은 고체들을 Buchner 깔때기에 씻어 붓는다. 한번에 2~5ml 정도의 용매로 몇 번에 나누어 한다.4. 모든 액체가 감압 플라스크로 빠져나간 후, 아스피레이터 또는 진공펌프 쪽의 진공튜브를 제거하여 진공을 부순다.- 시약명칭분자식구조분자량(g/mol)밀도(g/cm ^{3})끓는점(℃)녹는점(℃)특징(색,상태)위험성 및 주의사항potassium tris(oxalato)ferrate(Ⅲ)(trihydrate)K _{3} Fe(C _{2} O _{4} ) _{3}BULLET 3H _{2} O437.20(anhydrous/무수)491.25 (trihydrate)2.133N/A-100 °C녹색,고체결정상온상압 조건에서 안전한 물질로 고려 됨.설탕(수크로스/자당)C _{12`} H _{22`} O _{11}342.301.587397.76℃186℃흰색,고체-calcium sulfate(황산칼슘)CaSO _{4}136.142.32N/A-1,460°C흰색,가루(수화물도 흰색)상온상압조건에서 안정.(가열시 용기가 폭발할 수 있으며, 이때 일부는 탈 수 있으나 쉽게 점화하지 않음)copper(Ⅱ) sulfate(황산구리(Ⅱ))CuSO _{4}159.6093.6150°C110°C푸른색,투명한 결정고온에서 분해되어 독성가스와 흄을 생성할 수 있음. 가열에 의해 폭발가능성이 있으나 쉽게 점화하지 않음.cobalt(Ⅱ) chloride(염화 코발트(Ⅱ))CoCl _{2}129.8393.361,049°C735°C푸른색,고체(단, 물 흡수시, 붉은색)경구에 있어 주간 정도의 급성독성피부에 대한 강한 자극성과 감작성 존재nickel(Ⅱ)chloride(염화니켈(Ⅱ))N`iCl _{2}129.59943.55N/A-1,001°C황색,결정(단, 물 흡수시, 녹색)피부에 자극을 일으킴. 유전적 결함,암,태아에 손상 일으킬 위험성 존재. 장기적인 영향에 의해 수생생물에게 매우 유독함.potassium carbonate(탄산칼륨)K _{2} CO _{3}138.2052.43분해됨891°C백색,고체피부 부식성과 자극성이 존재함. 호흡기 자극성 존재.ferric (Ⅲ) chloride(염화철(Ⅲ))FeCl _{3}162.222.9315°C306°C암적색,고체(수화물 : 황색)상온, 상압에서 안정. 알킬클로라이드, 향기성 단량제와 접촉 시, 급격한 중합 반응 촉매 할 수 있음.potassium oxalate(옥살산 칼륨 일수화물)K _{2} C _{2} O _{4`}BULLET H _{2} O184.232.127N/A-356°C백색,결정 상태강산화제와 반응하여 폭발위험성 존재실험 방법━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━Part I: 수화물의 성질1. 잘 건조된 6개의 시험관에 각각 다음에 주어진 화합물들을 약간(시험관 바닥을 덮을 정도) 넣고, 고체 덩어리가 없이 고운 가루가 되도록 유리막대로 잘 부순다.황산칼슘, 황산구리, 설탕, 염화코발트, 염화니켈, 탄산칼륨2. 알코올 램프로 시험관 바닥 부분을 가열하며 변화가 있는지 관찰한다. 시험관 벽에 물방울이 맺히는지도 관찰한다. 이 때 시험관 입구는 사람이 있는 쪽을 향하지 않도록 주의한다. 온도가 너무 높으면 시험관이 깨질 수도 있으니 주의한다.3. 시험관을 충분히 식힌 후, 각 시험관에 약 1ml의 증류수를 가하고 잘 흔들어준 후 변화를 관찰한다. 변화가 즉시 나타나지 않을 수도 있으니 1~2분 정도 기다린다.Part II: potassium tris(oxalato)ferrate(Ⅲ)의 합성1. 50ml 비커에 FeCl3 용액(10ml의 증류수에 4g의 FeCl3를 용해)을 준비한다.2. 20ml의 증류수가 들은 100ml 비커를 가열판에서 가열하여 따뜻하게 한 후, 12g의 K2C2O4 ? H2O를 가하고 모두 용해시킨다.3. 여기에 앞에서 준비한 FeCl3 용액 8ml을 가하고 잘 섞어준다.4. 혼합 용액을 0℃의 얼음중탕에서 결정 생성이 완료될 때까지 냉각시킨다.5. 생성된 결정의 일부를 꺼내어 거름종이 위에 펼쳐서 건조시킨 후, 결정의 모양과 크기를 관찰한다.6. 비커에서 결정 위의 용액을 모두 따라 버리고, 따뜻한 증류수를 가하고 고체 결정을 다시 용해시킨다. 이때 너무 많은 양의 증류수를 사용하지 말고, 증류수를 조금씩 가하며 고체 결정이 모두 용해될 정도만 사용한다. 필요하면 용액을 약하게 가열한다.7. 용액을 다시 얼음중탕에서 결정 생성이 완료될 때까지 냉각시킨다.

자연과학| 2022.08.21| 7페이지| 2,500원| 조회(337)

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일반화학실험 예비레포트 A+ 화학반응과 에너지 - 용해열 측정

일반화학실험(1)실험 예비보고서화학반응과 에너지 ? 용해열의 측정실험목표━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1. 몇 가지 고체 화합물을 물 또는 식초와 반응시키며 각 반응이 흡열반응인지 발열반응인지관찰한다.2. 정량적으로 열량계를 사용하여 고체의CaC`l _{2} 또는NH _{4} NO _{3}이 물에 용해될 때 흡수 또는발생되는 열량, 즉 용해열(heat of solution)을 정확히 측정해 본다.이론━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━? 결합에너지여러 개의 구성입자가 결합하여 만들어진 분자의 결합을 끊어 구성입자로 분리하는 데 필요한 에너지이다. 분자 내 원자 사이의 결합에너지, 원자핵 속에서 핵자 사이의 결합에너지가 있다.결합에너지-거리 상관관계결합에너지는 결합 거리 및 결합 방식과 직접적인 관련성을 가지고 있으므로 분자를 이루는 각각의 원자들의 다양한 결합 방식에 따라 결합 강도는 다르다. 결합 강도는 분자를 이루는 원자들의 공유 원자 반경, 이온 반경 그리고 금속 반경을 이용하여 결정할 수 있다. 결합에너지의 세기는 델타(δ) 결합보다 파이(π) 결합이 더 강하고 파이(π) 결합보다 시그마(σ) 결합이 강하며, 삼중결합이 이중결합보다 이중결합이 단일결합보다 강하다. 결합에너지가 클수록 또한 결합 길이가 짧을수록 결합은 안정하다.? 발열반응/흡열반응- 발열반응화학 반응에서 반응 물질이 생성 물질보다 더 많은 에너지를 함유하고 있으면 반응이 진행되면서 물질이 함유한 에너지가 감소한다. 이때 감소한 에너지를 외부로 방출한다. 이러한 반응을 발열 반응이라고 한다. 일반적으로 발열 반응이 일어날 때에는 외부로 열을 방출하므로 주위의 온도가 올라가며, 빠르게 진행되는 경우 많은 양의 열이 일시에 방출되어 폭발 현상이 수반되기도 한다. 금속의 산화, 연료의 연소, 중화 반응 등의 화학 변화는 물론 기체의 액화, 액체의 응고 등의 상태 변화도 발열 반응이다.- 흡열반응화학에서 에너지란 물질이 너지의 증감이 수반된다. 만약 반응물질의 에너지가 상대적으로 작고, 생성하고자 하는 물질의 에너지가 크다면 그 차이만큼의 에너지를 주위로부터 얻어와야 반응이 진행된다. 흡열반응은 이처럼 반응물이 가진 내부에너지보다 생성물이 가진 내부에너지가 커 주위로부터 열에너지를 흡수하면서 진행되는 반응이다.? 열용량/몰열용량/비열- 열용량어떤 물질의 온도를 1˚C 또는 1K 높이는데 필요한 열량으로 열을 가하거나 빼앗을때 물체의 온도가 얼마나 쉽게 변하는지를 알려주는 값이다. 단위 질량에 대한 열용량은 비열이라고 한다. 열용량의 단위는 cal/˚C 또는 J/K를 사용한다.- 몰열용량어떤 물질 1 몰을 1 °C 올리는 데 필요한 열량.- 비열비열(specific heat)은 단위 질량에 가해진 열량과 이에 따른 온도 변화의 비를 말한다. 예를 들어 물질 1 g의 온도를 1 K 올리는 데에 필요한 열량(에너지)이라 표현하기도 한다. 표준 단위는 J/g?K이고, cal/g℃를 사용하기도 한다. 몰비열(molar specific heat)은 1 몰에 가해진 열량과 이에 따른 온도 변화의 비를 말한다. 몰비열의 단위는 J/mole?K이다. 물체 전체에 가해진 열량과 이에 따른 온도 변화의 비는 열용량(heat capacity)이라 하고 단위는 J/K이다.? 열평형열평형상태는 계와 환경 사이에 열에너지의 알짜 이동이 없는 상태이다. 만약 압력이 다른 두 계가 움직일 수 있는 벽에 의해 나뉘어 있다고 하면, 이 벽은 압력이 높은 쪽에서 압력이 낮은 쪽으로 움직인다. 이 경우 역학적인 평형상태는 두 계의 압력이 같아져서 더 이상 벽이 움직이지 않는 상태라고 할 수 있다. 열역학에서는 화학적인 평형도 중요하다. 두 열역학적인 계에서, 경계를 이루는 벽이 움직이지 않고 열이동도 없이 단열되었지만, 입자들이 한 쪽 계에서 다른 쪽 계로 이동할 수 있다고 가정하자. 이 경우 시간이 충분히 지나 입자들의 알짜 이동이 멈출 때 두 계는 화학적인 평형상태에 도달했다고 한다. 화학적인 평형상태에서 두사용되며, 칼로리미터라고도 부른다. 열량 측정은 증발·융해·승화와 같은 상태변화에 따른 열의 출입, 흡착, 혼합, 용해와 같은 상태변화에 따른 압력, 온도, 부피 변화, 물리, 화학적 변화에 따른 열량을 측정하는 일이다. 압력 변화의 유무에 따라서 압력 변화가 있는 것을 일정체적에서 측정하는 일정체적열량계와 압력 변화가 존재하지 않는 일정 압력 열량계로 구분된다. 고체 연료와 액체의 발열량을 측정하는 봄베 열량계는 일정 체적 열량계에 포함되고, 기체의 연소열을 측정하는 불꽃 열량계는 일정 압력 열량계에 포함된다.봄베 열량계? 용해열용질이 용매에서 용해될 때는 열을 흡수하거나 방출하는데, 물질 1몰이 과량의 용매에 완전히 용해할 때 출입하는 열을 용해열이라고 한다. 물질은 용해할 때 항상 열의 출입이 따른다. 화학반응에서 방출 또는 흡수되는 열을 반응열(heat of reaction)이라고 하고, 열이 방출되는 반응을 발열반응(exothermic reaction), 열이 흡수되는 반응을 흡열반응(endothermic reaction)이라고 한다. 특히 물질 1mol을 용매에 녹일 때 출입하는 열을 용해열이라고 한다.기구 및 시약━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━- 기구조별? Vernier 컴퓨터 인터페이스 (LabPro 또는 Go! Link)/컴퓨터? 온도 센서? 스탠드? 스티로폼 열량계 (소, 대)? 250 mL 비커? 100 mL 눈금실린더 2 개? 약수저공통? 항온조/온도계? 저울 (10 mg)? CaCl2 (무수물)?NH _{4} NO _{3}? NaCl, 베이킹소다? 식초 (5%)? 폐기물용 1 L 비커- 시약명칭분자식구조분자량(g/mol)밀도(g/cm ^{3})끓는점(℃)녹는점(℃)특징(색,상태)위험성 및 주의사항calcium chloride(무수물)CaC`l _{2}110.982.151935772무색, 고체, 무취화염성, 가염성 물질을 피해야 함. 타는 동안 열분해, 연소에 의해 유독 가스가 발생될 수 있음.?a가연성 물질과 접촉해서 화재 유발 가능성 존재?sodium chlorideNaCl58.442.161413801무색흰색,고체, 무취고온에서 분해되어 독성가스 생성 가능성 존재. 그러나 상온에서 안전한 편에 속함.?sodium bicarbonate(베이킹소다)NaHCO _{3}84.0072.285150흰색,고체N/Aacetic acidCH _{3} COOH60.0521.05117.916.635무색,액체.식초향격렬한 중합반응으로 화재 및 폭발을 일으킬 수 있음. 인화점/그 이상에서 폭발성 물질 형성 가능성 존재???실험 방법━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━Part I: 발열반응/흡열반응1. 소형 스티로폼 열량계의 well 하나에 물 또는 식초를 ~3 mL 넣고 온도를 측정한다.2. 아래의 표에 주어진 화합물의 하나를 ~1 mL (약수저의 작은 쪽으로 1 ~ 2 개 정도) 가하고잘 섞어준 후 용액의 최대 온도 변화를 관찰하여 기록한다.3. 같은 방법으로 각 화합물을 물 또는 식초와 혼합하고, 최대 온도 변화를 관찰하여 기록한다.Part II: 스티로폼 열량계의 열용량1. 눈금실린더에 50.0 mL의 따뜻한 물을 넣고, ~50 ℃에서 온도가 일정하게 유지된 항온조에서 온도가 같아질 때까지 넣어 둔다.2. 스티로폼 열량계에 250 mL 비커를 넣고, 실온의 물 50.0 mL를 가한다.3. 스티로폼 열량계에 온도 센서를 설치한다. 온도 센서가 물에 충분히 잠기도록 하며, 또한 온도 센서가 바닥에 닿지 않도록 한다.4. LoggerPro 프로그램에서 'Collect' 버튼을 누르고 스티로폼 열량계와 물의 온도가 일정해 질때까지 기다린다.5. 항온조에 넣어둔 실린더의 물의 온도를 0.1 ℃ 까지 측정하고, 실린더의 물을 재빨리 스티로폼 열량계에 가하고 뚜껑을 덮는다. 이때 온도 센서를 사용하여 열량계 내의 물을 잘 섞어주며, 계속 온도 변화를 측정한다.6. 온도 변화가 거의 없게 되면 'Stop' 버튼을 누른다.7. 데이터 파일을 새로운n1. 0.1 몰의 CaCl2 또는NH _{4} NO _{3}의 무게를 10 mg까지 측정한다.2. 스티로폼 열량계에 물이 남아 있지 않도록 마른 휴지로 물기를 모두 닦아 내고 충분히 건조시킨다.3. 스티로폼 열량계에 250 mL 비이커를 넣고, 실온의 물 100.0 mL를 가한다.4. 스티로폼 열량계에 온도 센서를 설치한다. 온도 센서가 물에 충분히 잠기도록 하며, 또한 온도 센서가 바닥에 닿지 않도록 한다.5. LoggerPro 프로그램에서 'Collect' 버튼을 누르고 스티로폼 열량계와 물의 온도가 일정해 질때까지 기다린다.6. 앞에서 무게를 재어 둔 CaCl2 또는NH _{4} NO _{3}를 재빨리 스티로폼 열량계에 가하고 뚜껑을덮는다. 이때 온도 센서를 사용하여 화합물이 용해되도록 잘 저어주며, 계속 온도 변화를 측정한다.7. 온도 변화가 거의 없게 되면 'Stop' 버튼을 누른다.8. 데이터 파일을 또 다른 새로운 이름으로 저장한다. (온도 변화 그래프는 출력하여 보고서에첨부한다.)※ 시간이 되면 CaCl2와NH _{4} NO _{3} 두 화합물에 모두 대하여 실험을 한다.문제━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━문제1. 다음의 시약들의 물리, 화학적 성질과 안전 관련 사항을 조사하라.명칭분자식구조분자량(g/mol)밀도(g/cm ^{3})끓는점(℃)녹는점(℃)특징(색,상태)pH/ 용해도위험성 및 주의사항calcium chlorideCaC`l _{2}110.982.151935772무색, 고체, 무취74.5 g/100㎖ (20℃)화염성, 가염성 물질을 피해야 함. 타는 동안 열분해, 연소에 의해 유독 가스가 발생될 수 있음.?ammonium nitrateNH _{4} NO _{3}80.0431.72N/A210흰색, 고체, 무취5.43/65.5 (20 °C, wt%)산화제로 다른 가연성 물질과 접촉해서 화재 유발 가능성 존재?sodium chlorideNaCl58.442.161413801무색흰색,고체, 무취pH 6.7속함.

자연과학| 2022.08.21| 9페이지| 2,500원| 조회(179)

용해열, 일반화학실험, 예비보고서

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일반화학실험 예비레포트 A+ 침전반응과 이온의 검출

일반화학실험(1)실험 예비보고서침전반응과 이온의 검출실험목표━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1. 침전반응을 이용하여 특정한 이온을 검출할 수 있음을 확인하고, 어떠한 이온들이 서로 반응할 때 침전이 생기는지 알아본다.이론━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━? 전해질/비전해질전해질이란 물처럼 극성을 띤 용매에 녹아서 이온을 형성함으로써 전기를 통하는 물질이다. 용매에 녹은 전해질은 양이온과 음이온으로 나뉘어져 용액 전체에 고르게 퍼진다. 이 상태의 용액은 전기적으로 중성이다. 그러나 용액에 두 개의 전극을 꽂아 두 극 사이에 전압을 걸면, 양이온은 전자를 내어 놓는 전극 (음극)쪽으로 모이고, 음이온은 전자를 받아들이는 전극(양극) 쪽으로 이동한다. 용액 속의 이온은 전하 운반자(carrier of electric charge)로 행동하여 전류를 흐르게 한다. 따라서 용액은 전기전도도를 가진다. 전해질은 염, 산, 염기를 다 포함하는데 소듐, 포타슘, 염소, 칼슘, 마그네슘, 인산과 같은 물질이 대표적인 전해질이다. 염소와 같은 기체도 높은 온도나 낮은 기압과 같은 적절한 조건하에서는 전해질처럼 행동한다.비전해질은 물 등의 용매에 녹았을 때 이온화하지 않는 물질로 전하입자가 생기지 않아 전류가 흐르지 못한다. 설탕이나 포도당, 에탄올 등을 물에 넣으면 분자들이 흩어져 물 속에 고루 퍼지면서 녹는다. 그런데 소금물과는 달리 설탕, 포도당, 에탄올 용액에는 전기가 통하지 않는다. 이것은 물에 녹았을 때 입자의 상태가 다르기 때문이다. 소금이 물에 녹으면 전하를 띤 두 종류의 이온(Na+, Cl-)이 만들어지지만 설탕이나 포도당, 에탄올 등은 전하를 띠지 않는 분자상태로 존재한다. 이렇게 용매에 녹았을 때 전하를 띠는 입자가 생기지 않는 물질을 비전해질이라 한다. 비전해질이 녹아있는 용액 속에는 이온이 존재하지 않기 때문에 전류가 흐르지 못하는 것이다. 반대로 소금은 물에 녹아 이온을 만드는 타낸다.이러한 이온성 화합물에는 NaCl, KCl, MgO 등이 존재한다.? 침전(앙금)/침전반응다른 종류의 이온 화합물 용액을 혼합하였을 때 용해도가 낮은 화합물이 생성되어 고체상의 침전이 발생하는 반응을 침전 반응이라고 한다.-이온 화합물의 수용액에서 용해도 규칙많은 이온 화합물은 물에 녹는다. 극성이 높은 물 분자가 양이온과 음이온을 둘러싸면서 분리하여 안정화시키기 때문이다. 하지만 양이온과 음이온 사이의 인력이 이온과 물 분자간의 인력보다 강한 경우, 이온 화합물은 녹지 않는다. 이온 화합물의 수용액에서 용해도는 다음의 규칙을 일반적으로 따른다.1. 질산 이온, 알칼리 금속 이온, 암모늄 이온을 포함하는 화합물은 물에 잘녹는다.2. 할로젠 이온을 가지는 화합물은 물에 잘 녹는다 하지만 양이온이 Ag+, Pb2+, Hg22+일때는 잘 녹지 않는다.3. 황산 이온을 가지는 화합물은 물에 잘 녹는다. 하지만 BaSO4, PbSO4, Hg2SO4, CuSO4는 물에 용해도가 낮다.4. 수산화물은 물에 약간 녹는다. 물에 녹는 주요 수산화물은 NaOH, KOH이며, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2등은 조금 녹는다.5. 앞선 규칙 1에서 제시된 양이온은 제외하고, 대부분의 S2-, CO32-, CrO42-, PO43-는 물에 약간 녹는다.? 이온 검출/분리수용액 속의 이온 확인 즉, 이온의 검출과 분리를 위해서 주로 두 용액이 혼합될 때, 불용성 물질이 만들어져서 고체가 용액 내에서 만들어지면서 분리되는 반응인 침전 반응을 활용한다. 이외에도 전해질 수용액에서 전기 분해를 활용하여 이온을 검출 및 분리해 내기도 한다. 전해질 수용액에서 전기 분해를 진행하면, 양이온은 (-)극으로, 음이온은 (+) 극으로 이동하여 이온이 검출 및 분리가 되는 것이다.? 수화용질 분자나 이온이 용매 분자와 상호작용하여 용액 속에서 안정화되는 것을 용매화(solvation)라고 한다. 용매가 물인 경우 다른 경우와 구별하여 수화(hydration)라고 한다. 분자와 이온에서 부분적으로 (+)전하를 띠고 있는 수소 원자 쪽이 염화 이온(Cl-)을 끌어당기어서 떼어 낸다. 떨어져 나온 Na+과 Cl-는 많은 물 분자에 의해 둘러싸여 이온-쌍극자 힘으로 안정화된다.설탕과 같이 분자 내의 물과 수소 결합을 형성할 수 있는 부분을 가지고 있는 경우에는 수화가 일어날 때 안정화될 수 있어서 물에 잘 녹는다. 설탕의 -OH 부분과 물 분자가 수소 결합을 형성하며 둘러싸면서 수화된다.? 구경꾼 이온/알짜 이온- 구경꾼 이온: 구경꾼 이온은 반응에 직접 참여하지 않고 반응계에 들어 있는 이온을 말한다. 용액 중의 이온 반응에서 흔히 볼 수 있다.- 알짜 이온: 화학반응 시, 반응에 실제로 참여하는 이온.? 알짜 이온 반응식반응식에서 구경꾼이온을 소거하고 반응에 참여하는 이온만으로 나타낸 반응식을 알짜 이온 반응식이라고 하며 아래와 같다.기구 및 시약━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━조별? 24-well plate 2 개, 유리막대(well plate 용)? 1 회용 스포이드 여러 개? 50 mL (또는 100 mL) 비커 7 개공통? 다음 화합물의 0.2 M 수용액 각 100 mL:CaC`l _{2} `,`BaC`l _{2} `,`AgNO _{3} `,`CuSO _{4} `,`CoC`l _{2} ``,`Pb(NO _{3} ) _{2}NaC`l`,`KI`,`NaOH`,`Na _{2} CO _{3} `,`KNO _{3} `,`Na _{2} SO _{4} `,`Na _{3} PO _{4} `,`KC`l? 폐기물용 1L 비커- 시약명칭분자식구조분자량(g/mol)밀도(g/cm ^{3})끓는점(℃)녹는점(℃)특징(색,상태)위험성 및 주의사항calcium chlorideCaC`l _{2}110.982.151935772무색, 고체, 무취화염성, 가염성 물질을 피해야 함. 타는 동안 열분해, 연소에 의해 매우 유독한 가스가 발생 가능성 존재.?barium chlorideBaCl _{2}208.2333.11560600흰색에서 피부에 자극적임.화재 위험성이 크기 때문에 주의가 필요함. ?????copper(Ⅱ) sulfateCuSO _{4}159.6093.6150110푸른색,투명한 결정고온에서 분해되어 독성가스와 흄을 생성할 수 있음. 가열에 의해 폭발가능성이 있으나 쉽게 점화하지 않음.cobalt(Ⅱ) chlorideCoCl _{2}129.8393.361,049735푸른색,고체(단, 물 흡수시, 붉은색)경구에 있어 주간 정도의 급성독성피부에 대한 강한 자극성 존재lead nitrateP`b(NO _{3} ) _{2}331.24.53500470흰색, 고체건조 후 잔여물은 산화제로 작용할 가능성이 있음.가연성 물질과 접촉하여 화재가 발생 할 수 있음.?sodium chlorideNaCl58.442.161413801무색흰색, 고체, 무취고온에서 분해되어 독성가스 생성 가능성 존재. 그러나 상온에서 안전한 편에 속함.?아이오딘화 포타슘KI166.00283.121323681무색,흰색, 고체눈에 심한 자극을 일으킴. 생식능력이나 태아에 손상을 일으킬 것으로 의심됨?sodium hydroxideNaOH39.9972.131390318흰색/고체/무취금속을 부식시킴. 피부에 심한 화상을 입히며 접촉 시 유해.sodium carbonateNa _{2} CO _{3}105.98882.541600851흰색/고체가열시 용기 폭발 가능성 존재그러나 쉽게 점화하지 않으므로 적절한 주의 필요?potassium nitrateKNO _{3}101.10322.1400334흰색/ 고체화재를 강렬하게 하며, 산화제의 일종. 부식성, 자극성 물질을 멀리 두어야 함.sodium sulfateNa _{2} SO _{4}142.042.661,429884백색/흡습성고체무취섭취 시, 구역질, 위장에 영향, 복통, 설사, 구토를 일으킬 수 있음. 눈에 접촉 시, 경미한 자극 유발 가능성 존재sodium phosphateNa _{3} PO _{4}163.941.6N/A73.3~76.7무색(흰색)/ 고체흡입/접촉 시 매우 유해피부━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━Part I: 용해와 침전1. Well plate의 5 개의 well에 차례로 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 염화칼슘(CaCl _{2}),탄산나트륨(Na _{2} CO _{3}), 질산칼륨(KNO _{3}) 수용액을 ~0.5 mL 정도 떨어뜨린다.2. 각 각의 well에 질산은(AgNO _{3}) 수용액을 5 ~ 6 방울씩 떨어뜨리며 변화를 관찰한다.Part Ⅱ : 침전반응에 의한 이온의 검출다음 두 그룹의 수용액이 준비되어 있다.그룹 1:CaC`l _{2} `,`BaC`l _{2} `,`AgNO _{3} `,`CuSO _{4} `,`CoC`l _{2} ``,`Pb(NO _{3} ) _{2}그룹 2:NaC`l`,`KI`,`NaOH`,`Na _{2} CO _{3} `,`KNO _{3} `,`Na _{2} SO _{4} `,`Na _{3} PO _{4} `,`KC`l1. Well plate의 6 개의 well에 그룹 1의 수용액을 차례로 ~0.5 mL 정도 떨어뜨린다.2. 각 각의 well에 그룹 2의 수용액 중 하나(예를 들면, NaCl 용액)를 5 ~ 6 방울씩떨어뜨리며, 어떠한 일이 일어나는지 관찰한다. 이때, 흰색 또는 검은색 종이를 well plate밑에 배경으로 사용하면 관찰이 좀 더 용이할 수 있다.3. 같은 방법으로 그룹 1의 수용액을 다시 준비하고, 그룹 2의 수용액 중 다른 하나를 가하며어떠한 일이 일어나는지 관찰한다. (수산화물의 침전은 관찰하기 어려울 수 있으므로, NaOH용액은 조금 더 많은 양을 사용해 본다.)4. 다음의 표에 침전이 생기는지의 여부와 침전물의 색을 기록한다.문제━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━문제1. 다음의 시약들의 물리, 화학적 성질과 안전 관련 사항을 조사하라.명칭분자식구조분자량(g/mol)밀도(g/cm ^{3})끓는점(℃)녹는점(℃)특징(색,상태)pH/용해도위험성 및 주의사항calcium chlori존재.

자연과학| 2022.08.21| 11페이지| 2,500원| 조회(181)

일반화학실험, 예비보고서, 침전반응

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일반화학실험 예비레포트 A+ 이온과 전기전도도

일반화학실험(1)실험 예비보고서이온과 전기전도도실험목표━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1. 여러 가지 용액과 액체들의 전도도를 측정하여 이온의 존재를 검사해 보고, 전도도의 차이에 영향을 미치는 요인들에 대해서 알아본다.2. 용액이나 액체가 전류를 잘 흐르게 하는지 조사하기 위해, LED를 사용하여 간단한 전기전도도 측정기를 직접 제작해 본다.3. LED에 더 많은 전류가 흐를수록 LED에서 방출되는 빛은 더 강해지는 점을 인지하고 LED가연결된 전극을 용액에 담갔을 때 LED에서 방출되는 세기를 관찰하여, 용액이 얼마나 전류를잘 흐르게 하는지, 용액의 전도도를 측정해 본다.이론━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━? 전해질/비전해질전해질이란 물처럼 극성을 띤 용매에 녹아서 이온을 형성함으로써 전기를 통하는 물질이다. 용매에 녹은 전해질은 양이온과 음이온으로 나뉘어져 용액 전체에 고르게 퍼진다. 이 상태의 용액은 전기적으로 중성이다. 그러나 용액에 두 개의 전극을 꽂아 두 극 사이에 전압을 걸면, 양이온은 전자를 내어 놓는 전극 (음극)쪽으로 모이고, 음이온은 전자를 받아들이는 전극(양극) 쪽으로 이동한다. 용액 속의 이온은 전하 운반자(carrier of electric charge)로 행동하여 전류를 흐르게 한다. 따라서 용액은 전기전도도를 가진다. 전해질은 염, 산, 염기를 다 포함하는데 소듐, 포타슘, 염소, 칼슘, 마그네슘, 인산과 같은 물질이 대표적인 전해질이다. 염소와 같은 기체도 높은 온도나 낮은 기압과 같은 적절한 조건하에서는 전해질처럼 행동한다.비전해질은 물 등의 용매에 녹았을 때 이온화하지 않는 물질로 전하입자가 생기지 않아 전류가 흐르지 못한다. 설탕이나 포도당, 에탄올 등을 물에 넣으면 분자들이 흩어져 물 속에 고루 퍼지면서 녹는다. 그런데 소금물과는 달리 설탕, 포도당, 에탄올 용액에는 전기가 통하지 않는다. 이것은 물에 녹았을 때 입자의 상태가 다르기 때문이다. 저항이라고 한다. 때로는 전기소자로서의 저항(resistor)과 혼용되기도 하는데, 이 사전에서는 전기소자로서의 저항은 저항기로 구분해서 표시한다.어떤 도체에 흐르는 전류 I는 도체에 걸린 전위차 V에 비례한다. 이것이 옴의 법칙이며 식으로는V=IR로 나타낼 수 있다. 이때 비례상수 이 도체의 저항이며 단위는 Ω(옴)이다. 1 Ω은 1 V/A와 같다.저항이 길이에 비례하고 단면적에 반비례함을 알 수 있다. 이를 수식으로R= rho {l} over {A}와 같이 나타낼 수 있다. 이때 비례상수 ρ를 비저항(resistivity)이라고 한다. 비저항은 전기전도도(electric conductivity) 의 역수이다.? 강전해질/약전해질강전해질은 용매에 녹이었을 때 이온으로 완전히 해리되는 전해질을 의미한다. 수용액에서 빨리 이온화하여 전기를 잘 통하게 해주는 물질이다. 일반적으로 물을 용매로 한 경우의 해리 정도를 뜻한다. 완전 해리는 묽은 용액에서 일어난다. 강전해질에는 소금, 염산 등이 있다. 강전해질 수용액은 처음에 덴마크 화학자, N. 비에룸이 연구하였다. 그러나 1923년 P. 디바이와 E. 휘켈에 의해 완성되었기에 디바이-휘켈의 이론으로 알려져 있다. 같은 농도일 때 강전해질은 약전해질보다 이온화가 크므로 전기 전도도가 더 크다.약전해질은 용매에 녹였을 때 이온으로 잘 해리되지 않는 전해질을 의미한다. 강전해질과 마찬가지로 물을 용매로 한 경우의 해리 정도를 말한다.? 수화용질 분자나 이온이 용매 분자와 상호작용하여 용액 속에서 안정화되는 것을 용매화(solvation)라고 한다. 용매가 물인 경우 다른 경우와 구별하여 수화(hydration)라고 한다. 분자와 이온의 수화는 다른 방식으로 진행된다.소금과 같은 이온 결합 물질을 물에 녹는 경우에는 물 분자에서 부분적으로 (-)전하를 띤 산소 원자 쪽이 나트륨 이온(Na+)을 끌어당기어 떼어 낸다. 그리고 물 분자에서 부분적으로 (+)전하를 띠고 있는 수소 원자 쪽이 염화 이온(Cl-)을 끌어당기어서 전선 4개, 롱노우즈 플라이어? LED(붉은색), 고휘도 LED(붉은색과 초록색) 각 1개? 저항(330Ω, 10kΩ) 각 1개? 탄소 전극 2개? 24-well plate 2개, 1회용 스포이드? 직류전원 (30V), 연결단자 (악어집계/바나나) 2개? 유리판(7*10cm), 유리판받침 (직경 ~7cm), 모세관 피펫 여러개? 탄소전극(7cm) 2개? 거름종이 (7*10cm)? 0.5M NH4NO3 수용액 100ml? 다음의 화합물의 0.2M 수용액 소량: KI, K4[Fe(CN)6], K3[Fe(CN)6], Pb(NO3)3, Zn(NO3)2, KMnO4? 수돗물, 증류수, 무수 에탄올, 이소프로판? 다음 농도의 염화나트륨 수용액 100ml: 0.2M, 0.01M, 0.002M, 0.001M, 0.0002M? 다음 화합물의 0.2M 수용액 100ml: 설탕, 녹말, 염산, 아세트산, 시트르산, 염화칼슘, 염화암모늄- 시약명칭분자식구조분자량(g/mol)밀도(g/cm ^{3})끓는점(℃)녹는점(℃)특징(색,상태)위험성 및 주의사항hydrochloric acid (염산)HCl36.461.49-85-114무색.기체.자극적인냄새가열 시 폭발. 타는 동안 열분해나 연소에 의해 매우 유독하고 자극적인 가스가 발생될 수 있음???acetic acidCH _{3} COOH60.0521.05117.916.635무색,액체.식초향격렬한 중합반응으로 화재 및 폭발을 발생시킬 수 있음. 인화점/ 그 이상에서 폭발성 혼합물 형성 가능성 존재.???citric acidC?H?O?192.121.66175153무색.고체. 무취섭취 및 흡입으로 인체에 흡수될 수 있음. 흡연자에게 천식/호흡기 질환 유발 가능성이 높음.??sodium chlorideNaCl58.442.161413801무색흰색,고체, 무취고온에서 분해되어 독성가스 생성 가능성 존재. 그러나 상온에서 안전한 편에 속함.?calcium chlorideCaC`l _{2}110.982.151935772무색, 고체, 무취화염성, 가염성 82.5-89액체일반적으로 상온상압조건에서 안정.자극성 가스, 스파크 등 조심 필요아이오딘화 포타슘KI166.00283.121323681무색,흰색, 고체눈에 심한 자극을 일으킴. 생식능력이나 태아에 손상을 일으킬 것으로 의심됨?페로시안화 칼륨K _{4} [Fe(CN) _{6} ]422.391.85N/AN/A노란색,결정 또는 가루주로 눈에 영향을 미칠 수 있음.따라서 눈에 닿지 않도록 주의해야 함.페리시안화 칼륨K _{3} [Fe(CN) _{6} ]329.241.89N/A300빨간색,결정 또는 가루독성 가스를 포함하고 있는 물질질산 납`P`b(NO _{3} ) _{2} `331.24.53500470흰색, 고체건조 후 잔여물은 산화제로 작용할 가능성이 있음.가연성 물질과 접촉하여 화재가 발생 할 수 있음.???질산 철`Fe(NO _{3} ) _{3}241.861.6812547.2무색,보라색 결정강한 산화제로 다른 물질과 접촉하여 폭발 및 화재를 발생시킬 수 있음.질산 아연`Zn(NO _{3} ) _{2} `189.362.06~ 125110흰색, 고체 결정자극성/심한 눈 손상/피부 부식성이 있음??과망가니즈산 칼륨`KM`nO _{4} ``158.0342.71N/A240흑색, 고체 가루부종과 간, 피부암을 유발할 가능성이 있음실험 방법━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━Part I: 이온의 이동(시범시험)1. 거름종이를 7*10cm로 자르고, 가운데 부분에 다음과 같이 연필로 점 두 개씩을 2cm 이내의 간격으로 표시한다. 마지막 줄은 가운데에 점 한 개를 찍는다.2. 거름종이를 NH4NO3 용액에 10분 정도 담근다.3. NH4NO3 용액에서 거름종이를 꺼내어 유리판 위에 재빨리 펼친다.4. 유리판을 받침대 위에 올려놓고, 거름종이의 양 끌에 악어집게를 사용하여 탄소전극을 설치한다.5. 모세관 피펫을 사용하여 용액 A를 앞에서 표시한 점 위에 찍고 (2~4μl), 용액 B를 다은 한 점 위에 찍는다. 이때 두 용액의 위치가 바뀌지oard 사용이 익숙해질 때까지는 일반 LED(붉은색)를 사용한다.)2. 저항 R을 10kΩ으로 바꾼다. LED 빛의 세기는 어떻게 변하는가?(B) LED 전도도 측정기의 제작1. 다음에 주어진 회로도를 참고로, breadboard에 전기전도도 측정회로를 완성한다. (이 때 LED는 고휘도 LED를 사용한다.) LED에서 나온 전극은 길이가 서로 다른 것에 주의하고, 긴 전극을 (+)극 쪽에 연결되도록 한다.※ 주의: 전도도 측정기는 직류(DC)를 사용하는 경우 전기분해가 일어나고, 또한 용액과 접촉하고 있는 전극 부분에서 편극(polarization)이 일어나므로, 정확한 전도도 측정을 위해서는 교류(AC)를 사용하여야 한다. 그러나 이번 실험에서는 용액의 전도도를 정성적으로 비교만 할 것이므로, 보다 간단하게 직류 전원을 사용하여 장치를 구성한다.2. 다음의 액체/용액들을 24-well plate의 각 well에 7/10 정도 채운다. : 이소프로판올, NaCl 수용액 (0.0002 M, 0.001 M, 0.002 M, 0.01 M, 0.2 M)3. Well 하나에 전도도 측정기의 전극을 담그고 LED 빛의 세기를 관찰한다. 이때 두 전극 사이의 간격과 전극이 용액에 잠기는 깊이는 항상 일정하게 유지해야 한다. (이를 위하여 두 전극을 각 각 well의 양쪽 벽면에 붙여서 바닥에 닿도록 수직으로 담그는 것도 한 방법이다.4. 전도도 측정기의 전극을 증류수로 깨끗이 씻고 물기를 모두 닦아 낸 후, 같은 방법으로 다른 용액에서 LED 빛의 세기를 관찰한다. 각 용액에서 LED의 밝기를 0(꺼짐) ~ 4(가장 강함)로 구분하라.이때 LED의 밝기는 Part III에서 여러 용액의 전도도를 예측하기 위하여 사용할 것이므로 각 용액에서 LED 빛의 세기를 주의 깊게 비교하여 기록한다.Part Ⅲ : 용액의 전도도 측정1. 준비된 시료 액체/용액들을 24-well plate의 각 well에 7/10 정도 채운다.2. Part II에서와 같은 방법으로 LED 전도도 측

자연과학| 2022.08.21| 13페이지| 2,500원| 조회(272)

일반화학실험, 예비보고서, 이온과 전기전도도

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