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유기화학실험_1,3-뷰타다이엔과 말레산 무수물의 딜스-알더 (Diels-Alder) 반응 예비보고서 평가A+최고예요

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자연과학| 2023.07.11| 8페이지| 1,000원| 조회(215)

레포트, 보고서, 결과보고서, 유기화학실험

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물리화학실험-어는점도표, 이성분 유기혼합물계 결과보고서

물리화학실험결과보고서1. 실험 이름 : 어는점 도표 : 이성분 유기혼합물계2. 실험 결과- 냉각곡선- 몰분율 및 어는점- 상도표 (phase diagram)- 이론적인 phase diagram (p-다이클로로벤젠 + 나프탈렌)- log(몰분율) VS 1/T 그래프∴ 공융점 : 318.57K = 45.42℃- log(몰분율) VS 1/T 그래프 (몰분율이 1인 경우 제외)∴ 공융점 : 317.96K = 44.80℃3. 고찰이번 실험은 이성분 유기분자 혼합물에 대한 온도-조성 도표를 결정해보고, 실험적으로 얻어진 상도표를 이용해 이성분 응축계에 상법칙이 어떻게 적용되는지 살펴보는데 목적이 있다.과냉각 현상이 관찰되면 어는점 측정이 용이하다. 과냉각 현상으로 인해 온도가 어는점 이하로 내려가다 다시 증가하고, 실제 어는점에 도달하면 다시 감소하게 된다. 만일 과냉각이 일어나지 않는다면 어는점 결정에 어려움이 있을 것이다. 과냉각은 온도가 급격하게 변화할 때 구성 원자가 온도에 따른 안정 상태로 변화할 여유가 없어 발생하는 현상이다. 이 때 외부에서 충격이 가해지면 액체가 고체로 변화하게 된다. p-다이클로로벤젠만 존재하는 경우에는 냉각곡선에서 p-다이클로로벤젠 자체의 어는점만 관찰될 것이다. 나프탈렌이 첨가되면 어는점이 2개로 나타나야 한다. 그러나 우리의 실험에서 3번째 경우(나프탈렌 2.248g + P-다이클로로벤젠 3.754g)에서는 1차 어는점을 관찰하기 어려웠다. 앞서 언급한 것과 같이 과냉각 현상이 관찰되었다면 1차 어는점을 찾는데 용이했을 것이다.실험을 진행한 모든 경우(서로 다른 조성)에서 2차 어는점은 302K으로 유사하게 나타났다. 2차 어는점은 공융점으로 공융점은 조성이 달라도 동일한 물질을 섞으면 일정하게 나타난다. 모든 몰분율을 이용해 공융온도를 구하면 318.57K으로 계산되었다. 몰분율이 1인 경우에는 이성분 혼합계가 아닌 단일 물질이 존재하는 것이기에 두 물질에 대해 몰분율이 1인 경우는 제외하고 계산을 진행해야 한다고 생각하였다. 이 결과 공융온도는 317.96K으로 계산되었다. 이는 실험을 통해 얻은 2차 어는점인 302K과는 차이가 나는 결과이다.1차 어는점은 나프탈렌이 첨가됨에 따라 감소하다 증가하는 모습을 보인다. 실험 진행 전 단순하게 나프탈렌이 첨가됨에 따라 어는점 내림 현상으로 인해 어는점이 계속해서 감소할 것이라 예측하였다. 이는 실험 결과와는 일치하지 않는 예측이다. 실험 결과와 같이 어는점이 감소하다 증가하는 양상을 보이는 이유는 사용한 시약의 몰분율과 관련이 있다. 용매와 용질을 결정할 때, 과량인 물질을 용매로, 소량인 물질을 용질로 설정한다. 따라서 몰분율이 0.5 이상인 물질이 용매가 될 것이다. 어는점내림은 순수한 용매에 용질을 첨가할 때 용액의 어는점이 용매의 어는점보다 낮아지는 현상이다. 어는점 내림은 몰랄농도에 몰랄 어는점 내림 상수를 곱해 결정된다. 이를 실험 결과와 연관지으면, 나프탈렌의 몰분율이 0.5가 되기까지는 p-다이클로로벤젠이 용매이기에 p-다이클로로벤젠의 이론적 어는점인 331.65보다 낮은 어는점이 관찰된다. 나프탈렌의 몰분율이 0.5가 넘어가면 나프탈렌이 용매가 된다. 따라서 나프탈렌의 이론적 어는점인 358.15보다 낮은 어는점이 관찰되게 된다. Dongwei Wei(2008)의 연구에 따르면 p-다이클로로벤젠과 나프탈렌 혼합물의 공융온도는 302.85K이다. 이는 우리의 실험에서 얻은 2차 어는점과 거의 일치하는 결과이다.각각의 용매에 대한 직선은 기울기가 음의 값으로 나타나야 한다. 그러나 실험 결과 얻은 그래프의 기울기는 나프탈렌의 몰분율을 1/T에 대해 그린 경우에만 음수로 나타났다. 따라서 이번 실험은 제대로 진행된 실험이라고 하기에는 어려움이 있을 것이다. 기울기가 음수로 나타난 나프탈렌의 경우에만 엔탈피 변화량을 계산해보면, 5.66KJ/mol로 계산되었다.실험 결과 얻은 phase diagram과 문헌에서 얻은 phase diagram은 유사한 개형을 보인다. 그러나 우리의 상도표는 문헌에서 얻은 상도표와는 달리 직선과 곡선이 만나지 않는다. 이를 통해 실험 과정에서 오차 원인이 존재했고, 이로 인해 계산한 공융온도가 이론값, 실험을 통해 얻은 공융온도와 차이를 보인 것이라고 추측할 수 있다.이번 실험에서 발생할 수 있는 오차 중 가장 큰 원인은 어는점을 찾는 부분에 있을 것이다. 어는점이라고 선택한 온도가 실제 온도가 아닐 수 있다. 순수한 p-다이클로로벤젠의 어는점은 53.5도인데 우리의 실험에서는 48.7도로 관찰되었다. 이러한 결과가 발생하게 된 원인으로 불순물의 영향을 들 수 있다. 실험 진행 전 시험관을 세척하였지만 알 수 없는 불순물이 존재했을 수 있다. 이로 인해 p-다이클로로벤젠의 어는점이 내려가게 된 것으로 추측 가능하다. 또 다른 오차 원인으로 실험이 진행된 온도의 영향을 들 수 있다. 이번 실험은 실온에서 진행되었다. 그러나 나프탈렌과 p-다이클로로벤젠의 이론적인 어는점은 50도가 넘는 값이다. 만일 비슷한 온도에서 응고시킨다면 오차를 줄일 수 있을 것이라고 생각한다.4. 참고 문헌- 두산백과 어는점내림(https://terms.naver.com/어는점내림)- 물리화학실험, 대한화학회, 김성규, 2014, p.53-56- Wei, Dongwei, and Kexin Jin. "(Solid+ liquid) equilibria of (naphthalene+ isomeric dichlorobenzenes)."The Journal of Chemical Thermodynamics 41.2 (2009): 145-149.

자연과학| 2021.08.29| 7페이지| 2,000원| 조회(446)

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물리화학실험_아이오딘 증기 형광 소명_예비보고서

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자연과학| 2021.08.29| 5페이지| 1,500원| 조회(187)

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물리화학실험-아이오딘 증기 형광 소명 결과보고서

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물리화학실험_이온세기효과_결과보고서 평가A+최고예요

물리화학실험결과보고서1. 실험 이름 : 이온세기효과2. 실험 결과- 총 AgAc (mmol) : KSCN 농도(mol/L) * 사용한 KSCN 부피(mL)- 남아있는 AgAc (mmol) : 1.05 * 10^(-2) / 20mL- 총 Ag+ (mmol) : 총 AgAc (mmol) - 남아있는 AgAc (mmol)- 이온의 용해도 : 총 Ag+ / 20mL- 이온세기 : 존재하는 모든 이온의 농도 고려 (KSCN, AgAc로 인해 생성되는 모든 이온)- x값 :- 평균 활동도 계수 :- 이론 활동도 계수 : log-- x값을 로, y값을 logC로 설정해 그래프를 그리면 그래프의 기울기는 . 그래프의 기울기가 -1.7991임을 이용해서 계산.- x값을 로, y값을 logC로 설정해 그린 그래프3. 고찰이번 실험은 용액의 이온 세기에 따른 이온의 활동도계수 변화를 살펴보는데 있다. 이온 세기가 달라짐에 따라 염의 용해도에 차이가 나는 것을 확인하고, 차이가 발생하는 원인을 탐구해본다.이번 실험에서 사용한 적정 방법은 은 적정법 중 하나인 Volhard 법으로 철 이온을 지시약으로 이용한다. 은 양이온은 SCN 음이온과 반응해 AgSCN이 생성된다. 이후 은 양이온이 모두 반응해 용액 속에 SCN 음이온만 존재하게 되면 SCN 음이온이 철 양이온과 반응해 붉갈색이 나타나게 된다.용액에 AgAc를 첨가하면 은 양이온은 질산염 음이온에 둘러쌓이게 되고, Ac 음이온은 나트륨 양이온에 둘러쌓인다. 따라서 Ag 양이온과 Ac 음이온 사이의 상호작용보다 용매 (와의 상호작이 강해진다. 이 때문에 의 농도가 증가에 따라 분해되는 AgAc의 양이 증가하게 된다.실험 과정에서 사용한 의 농도가 증가함에 따라 용액 속에 녹아 들어가는 AgAc의 양이 증가함을 확인할 수 있었다. 따라서 이온의 용해도가 증가했음을 알 수 있다. 농도 증가에 따라 이온세기 또한 증가하고, 활동도 계수는 감소하는 경향을 보였다. 이는 농도가 증가함에 따라 이온 세기가 증가하고, 활동도 계수는 감소한다는 이론적 사실과 일치하는 결과이다.이온세기의 증가 (농도의 증가)에 따라 활동도 계수가 감소하는 이유는 다음과 같다. 데바이 길이는 양이온/음이온이 존재할 때 전기적 중성을 만들기 위해 다른 전하의 이온이 분포할 때 가장 먼 거리에 위치한 이온까지의 거리이다. 이 데바이 길이는 이온의 농도가 증가함에 따라 감소하게 된다. 데바이 길이가 감소하면 양이온과 음이온 사이의 거리가 감소하기에 정전기적 인력이 증가하고, 이로 인해 이온들이 안정화 된다. 따라서 활동도 계수가 감소하게 되는 것이다.이번 실험에서는 이론적인 활동도 계수를 계산하기 위해 확장 데바이-휘켈 식을 이용하였다. 이는 한계 데바이-휘켈 식에서 이온의 크기 또한 고려한 값으로 한계식에서 설명하지 못한 이온세기가 증가함에 따라 활동도 계수가 다시 증가하는 현상을 설명할 수 있다. 그러나 확장 데바이-휘켈 식 또한 실제 이온세기에 따른 활동도 계수의 변화를 완벽하게 나타내지 못하는데, 이 차이를 보완한 식이 로빈슨-스톡스 식이다. 확장 데바이-휘켈 식과는 달리 로빈슨-스톡스 식은 이온과 용매 사이의 상호작용 또한 고려한다.확장 데바이-휘켈 식을 이용해 계산한 이론 활동도 계수 값과 이온의 용해도와 평형상수를 이용해 계산한 실험 활동도 계수 값은 매우 큰 차이를 보였다. 실험 활동도계수 값을 계산하기 위해 이온의 용해도를 사용했는데, 이 때 용액 내 분해되지 않고 남아 있는 AgAc만 고려하였을 뿐 더 복잡한 값은 고려하지 않았다. 이 때문에 계산한 이온의 용해도 값이 실제와 다르게 계산되고, 활동도계수 값 또한 다르게 계산되었다고 추측할 수 있다. 또한 이론 활동도 계수 값 계산에 확장 데바이-휘켈 식을 이용하였는데 이 식 또한 실제 경향성을 완벽하게 나타내지는 못한다. 만일 이온과 용매의 상호작용 까지 고려한 로빈슨-스톡스 식을 이용할 경우 실제 값과 더 유사한 결과가 나타날 것이다. 계산 과정에서 사용한 모든 상수는 실험이 진행된 조건이 25℃일 때의 값이다. 매우 작은 영향만 미치겠지만 실제 실험이 진행된 온도는 25℃가 아니었을 수 있다. 마지막으로 종말점과 당량점의 차이인 적정 오차가 존재할 것이다.4. 참고 문헌- 물리화학실험, 대한화학회, 김성규, 2014, p.92-95- 전기화학, 자유아카데미, 오승모, 2020, p.65-68- 화학대사전, 폴하르트 적정(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2318603&cid=60227&categoryId=60227)

자연과학| 2021.08.29| 4페이지| 2,000원| 조회(685)

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