1. 실험 목적- 승화성 고체물질을 승화시킨 후 기체를 포집하는 과정을 통해 기체의 부피와 질량을 측정한다.- 이상기체 방정식을 이용해 기체의 몰 질량을 결정하며 이론 값과 비교를 통해 이상기체 방정식이 가지는 의미와 한계를 생각한다.2. 실험 배경물질의 특성을 구분할 수 있는 성질 중 한 가지가 몰 질량이다. 어떠한 물질이 휘발성 액체 또는 승화성 고체일 경우, 몰 질량을 결정하는 일반적인 방법은 이상기체 방정식(PV = nRT)을 이용하는 것이다. 먼저 그 물질이 승화성 고체이기 때문에 쉽게 기체로 변화 시킬 수 있다.물질이 기체 상태에 있을 때 그것의 부피, 압력, 온도를 측정할 수 있다. 그 다음 이상기체 방정식을 사용하여 물질의 몰 수를 계산할 수 있다. 최종적으로, 기체의 몰 수를 사용하여 몰 질량을 계산할 수 있다. 가) 몰 질량의 정의와 의미단위(g)로 나타낸 원자 또는 분자 1몰의 질량이며 몰 당 그램(g/mol)으로 표시한다.
1. 실험 목적양자 역학 계산을 통해 VSEPR(원자가껍질 전자쌍 반발, Valence Shell Electron Pair Repulsion) 이론으로 예측한 구조를 확인하고 이원자 분자(Diatomic Molecule)의 에너지준위(Energy level) 및 자기성(magnetism)을 확인하며 금속의 띠간격(Band gap)의 차이를 분자오비탈 모델(molecular orbital model)로 확인한다.2. 실험 배경가) 계산 화학이란?계산화학 또는 컴퓨터 화학이라고 불리는 화학분야는 컴퓨터를 이용해 이론 계산을 하여 복잡한 화학적인 현상을 분자 수준에서 이해하고자 하는 학문이다. 계산화학 내에서도 다양한 함수를 기반으로 다양한 화학반응들을 유도하고 특정 물질의 구조와 특성을 수치로 파악한다. 계산화학에서 대표적으로 사용되는 분자 오비탈 이론(Molecular orbital theory)은 분자의 대략적인 구조나 각 원자의 위치만을 알 수 있는 기존의 VSEPR(Valence-shell electron-pairrepulsion)이론의 한계점을 보완한다.한편 Erwin Schrödinger는 Schrödinger 방정식이라고 알려진 다음 식을 제안하였다.
1. 실험 목적여러 가지 원소의 스펙트럼 관찰을 통하여 원소의 선 스펙트럼의 의미를 알아보고 원자의 전자상태가 양자화 되어 있음을 이해하며 분광학의 원리를 배운다.2. 실험 배경(A) 기체방전관 (gas discharge tube): 기체 방전에 의한 빛(B) 프리즘 (Prism): 파장 별로 굴절률이 다름을 이용하여 광원을 분리(C) 슬릿 (Slit) : 빛을 제한하여 통과시키는 장치(D) 검출기 (Detector)i) Photodiode Array: 분리된 빛을 증폭 시켜 검출ii) Eye: 분리된 빛을 직접 관찰<중 략>- 단전자 원자와 다전자 원자의 스펙트럼을 동시에 설명할 수 있는 원자 모형을 제시(1점)단전자 원자와 다전자 원자의 스펙트럼을 동시에 설명할 수 있는 원자 모형은 현대모형 오비탈이 있다. 보어가 같은 껍질, 즉 같은 주양자수에 있는 전자의 에너지 준위는 모두 같다고 하였지만 이와 반대로 오비탈 모형에서는 전자들 간의 상호작용으로 인해 같은 껍질에서도 에너지 준위가 다를 수도 있다고 설명하였다.
1. 실험 목적산-염기 중화 반응에서 발생하는 반응열을 측정하여 엔탈피 변화를 계산한다. 측정한 엔탈피 변화 값과 계산한 엔탈피 변화 값을 비교하여 헤스의 법칙 (Hess’s law)이 성립하는지 확인하고, 엔탈피가 상태함수임을 확인한다.2. 실험 배경엔탈피(H)란 계 (system)의 내부 에너지 (E)에 압력 P와 부피 V의 곱을 더한 것으로 정의된다. 엔탈피 변화 (ΔH)는 일정 압력하에서 얻거나 또는 잃는 열qP와 같다. 그러나 반응물과 생성물의 열 에너지 변화를 직접 측정하는 것은 어렵기 때문에, 우리는 반응물 주변의 (수용액의 경우 물) 온도 변화를 통해 계의 열 에너지 변화를 확인할 수 있다. 수용액 상태에서 반응이 진행되는 경우에 반응열은 다음과 같은 계산을 통해 구할 수 있다.qrxn과 qsoln은 각각 반응열과 물질이 얻거나 잃은 열, cs 는 물질의 비열, m 은 물질의 질량, ∆T는 반응 전과 후 용액의 온도 변화를 의미한다. 수용액 상태에서 반응이 일어나면 수용액이 열 에너지를 얻거나 잃기 때문에 계산에 있어 수용액의 질량과 비열을 사용하여야 한다
1. 실험 목적산과 염기의 중화 반응을 이용하여 일상 생활에서 사용되는 산과 염기의 농도와 순도를 결정한다.2. 실험 배경가) 적정: 적정은 부피 분석을 통한 정량 분석법으로, 농도를 모르는 화학 시료 용액에 농도를 아는 표준 용액을 떨어뜨려 시료의 농도를 구하는 방법이다.농도를 아는 시약(표준 용액)을 미지 물질과 반응 시킨 후 반응에 사용된 표준 용액의 부피를 측정하여 미지의 시료 내에 존재하는 물질의 양을 구할 수 있다.적정의 방법에 따라 직접 적정, 간접 적정으로 나눌 수 있다.나) 직접 적정: 목적 성분이 포함된 시료에 미리 알고 있는 표준 용액을 직접 넣어서 정량 하려는 성분의 양을 결정하는 적정방법이다.다) 간접 적정: 정량 하려는 성분을 그것과 화학량론적인 관계에 있는 다른 물질로 치환시킨 후, 이 물질을 적정함으로써 원래 알고자 했던 물질을 정량 하는 방법이다.간접 적정의 예로 역적정이 있다.※ 역적정: 시료에 과량의 표준 용액 1을 가하여 반응을 완결 시킨 후, 시료와 반응하고 남은 표준용액 1을 표준 용액 2로 적정 한다. 반응한 표준 용액 2의 양을 통하여, 시료와 반응한 표준 용액 1의 양을 구해 미지 용액의 농도를 알아내는 방법이다. 일종의 간접 적정법이다.라) 지시약: 화학반응에서 일정한 상태를 판별하는 데 사용되는 시약. 아래 그림은 산염기 지시약의 예임