공학기초실험1[액체의 응고점강하 측정]담당교수분반조학번이름제출일[목차]1. 실험목적2. 실험원리3. 실험기기 및 시약4. 실험방법5. 결과6. 고찰 및 결론참고문헌1. 실험목적응고점 강하법에 의해 벤젠-나프탈렌 계의 응고점을 측정하여 나프탈렌 분자량을 구한다.2. 실험원리-용해 : 어떤 물질이 액체 속에 균일하게 섞여 들어가는 현상-용매 : 용질을 녹여 용액을 만드는 물질-용질 : 용매에 녹아 들어가는 물질-용액 : 두 가지 이상의 물질이 균일하게 섞인 혼합물-용액의 총괄성용액에 녹아있는 용질의 종류가 아닌 용질의 입자 수에 의해서만 결정되는 용액의 성질① 증기압 내림비휘발성, 또는 비활성 용질을 녹이면 용질 입자가 용액 표면에서 용매의 증발을 방해한다. 용질 입자가 용매에 녹으면 용질-용매 분자간 인력의 영향이 생겨 비휘발성 용질의 농도가 클수록 용매가 증발하는 것이 어려워진다. 즉, 용매가 순수 용매 상태일 때 보다 덜 증발하게 되므로 증기압이 내려가는 것이다.② 끓는점 오름 [?T _{b}]용액의 끓는점(T _{b'})은 순수한 용매의 끓는점(T _{b})보다 높은데, 용액의 끓는점과 용매의 끓는점의 차이TRIANGLE T _{b} =T _{b prime } -T _{b}#TRIANGLE T _{b} =K _{b} TIMES m`(K _{b} :`몰랄`오름`상수,`m:용액의`몰랄`농도)③ 어는점 내림, 응고점 강하 [?T _{f}]용액의 어는점(T _{f'})은 순수한 용매의 어는점(T _{f})보다 낮은데, 용매의 어는점과 용액의 어는점의 차이를 어는점 내림, 응고점강하라고 함.TRIANGLE T _{f} =T _{f prime } -T _{f}#TRIANGLE T _{f} =K _{f} TIMES m`(K _{b} :`몰랄`내림`상수,`m:용액의`몰랄`농도)④ 삼투압*삼투 :반투막을 통하여 농도가 낮은 용액에서 농도가 높은 용액으로 용매 분자가 이동하는 현상*삼투압 : 삼투가 일어날 때 반투막에 작용하는 압력*반트 호프 법칙 : 용질이 녹아있는 용매의 삼투압은 용매나 용질의 종류에 관계없이 용액의 몰 농도와 절대 온도에 비례한다.pi =CRT`( pi =삼투압,C=몰농도,R=기체상수,T=절대온도)-응고점강하점으로 분자량 구하는 법TRIANGLE T _{f} =K _{f} m=K _{f} {{w} over {M}} over {{W} over {1000}} =K _{f} {1000w} over {MW}#THEREFORE M=K _{f} {1000w} over {TRIANGLE T _{f} W}#( TRIANGLE T _{f} =응고점`강하도=나프탈렌의`응고점-용액의`응고점#K _{f} =몰랄`내림`상수,`w=용액`중의`용질의`질량,`W=용액`중의`용매의`질량)- 몰랄 내림 상수 [K _{f}]1000g 용매에 1mol의 용질이 녹은 용액의 어는점이 순수 용매의 어는점에 비해 내려간 값.용질에 관계없이 용매에 따라 일정한 값을 나타냄용매응고점K _{f}나프탈렌80.27.0벤젠5.55.12-증기 압력 곡선과 끓는점 오름 및 어는점 내림3. 실험기기 및 시약증류수, 비중병, 에탄올 수용액4. 실험방법① 빈 시험관의 무게를 측정한다.② 20ml 벤젠을 넣은 후 시험관의 무게를 측정한 후, 20ml 벤젠의 무게를 계산한다.③ 벤젠이 담긴 시험관을 얼음물이 담겨있는 비커에 고정한다.④ 고정한 후 30초마다 온도계를 이용하여 온도를 측정한다. (온도계는 시험관 바닥이나 벽으로부터 떨어지게 고정한다.)⑤ 온도가 일정해질 때 까지 측정을 한다.⑥ 측정이 끝난 시험관을 얼음물에서 꺼내어 벤젠을 녹인다.⑦ 나프탈렌 2g을 20ml 벤젠에 넣어 완전히 용해시킨 후 3~6번 방법을 반복한다.[20ml 벤젠 + 2g 나프탈렌]⑧ 나프탈렌 2g을 20ml 벤젠에 넣어 완전히 용해시킨 후 3~6번 방법을 반복한다.[20ml 벤젠 + 4g 나프탈렌]5. 결과5-1. 시간에 따른 온도 측정*빈 시험관의 무게 :38.25g시험관 + 벤젠의 무게 :56.17g벤젠 20mL의 무게 : 17.92g시간(s)3*************0210240270벤젠*************벤젠+나프탈렌2g141210866666벤젠+나프탈렌4g96654.544445-2. 온도-시간 그래프용액의 농도가 진해질수록 ( 나프탈렌을 더 첨가할수록 ) 어는점이 8 -> 6 -> 4로 내려가는 것을 확인할 수 있다.5-3. 응고점강하 계산 (나프탈렌의 분자량) 128g*벤젠+나프탈렌 2gTRIANGLE T _{f} =8-6=2#벤젠`질량=17.92g#M=K _{f} {1000w} over {TRIANGLE T _{f} W} =5.12 TIMES {1000 TIMES 2g} over {2 TIMES 17.92g} =285.71g*벤젠+나프탈렌 4gTRIANGLE T _{f} =8-4=4#벤젠`질량=17.92g#M=K _{f} {1000w} over {TRIANGLE T _{f} W} =5.12 TIMES {1000 TIMES 4g} over {4 TIMES 17.92g} =285.71g6. 고찰 및 결론*결론이번 실험에서는 순수한 용매인 벤젠의 어는점과 나프탈렌을 녹인 용액의 어는점의 차이를 이용해서 용질인 나프탈렌의 분자량을 구했다. 나프탈렌 분자량의 이론값은 128g/mol로 알려져 있지만 실험을 통해 얻은 값은 285.71g/mol으로 큰 차이가 생겼다.*오차원인1. 시험관에 벤젠을 담은 후 이를 다시 빈 시험관으로 옮기는 과정에서 벤젠의 일부가 벽면에 남아 모두 옮겨지지 못해 질량의 차이가 생겼다.2. 실험의 시간을 너무 짧게 잡았다. 5분정도로 길게 온도가 더 내려가는지 봐야하는데 몇 번 온도가 같다고 성급하게 실험을 종료했다. 이로인해 실제 어는점과 오차가 생겼을 수 있다.3. 다음 용액으로 넘어갈 때 얼어있는 용액을 충분히 녹인 후 실험 진행을 해야하는데 다 녹지 않은 상태에서 다음 용액 실험을 진행했다.*나프탈렌의 분자량을 구할 때 몰랄농도를 사용한 이유나프탈렌의 분자량을 구할 때 몰농도가 아닌 몰랄농도를 사용했다. 그 이유를 생각해 봤다. 몰농도는 단위부피 당 용질의 몰수를 뜻하고 몰랄농도는 단위질량 당 용질의 몰수를 뜻한다. 이때, 몰농도에는 부피가 들어가는데 이는 온도에 영향을 받는다. 하지만 몰랄농도의 질량은 온도와 무관하다. 이번 실험에서는 온도 변화가 있었으므로 온도에 영향을 받지 않는 몰랄농도를 사용해 용질의 분자량을 구하는 것이라고 생각한다.*어는점이 일정해지는 이유어는점에서는 액체와 고체가 평형을 이루며 공존하고 있는데, 액체상에 있는 분자들이 결합하여 고체가 되면서 열을 방출한다. 즉, 냉각되는 과정에서 온도가 내려가지만 분자들이 결합하며 열이 방출되어 이를 상쇄하기 때문에 온도가 일정하게 유지되는 것이다.
