③ 유효숫자(significant figure)유효숫자는 측정값이나 계산값에서 오차를 고려해도 신뢰할 수 있는 숫자를 말한다. 어떠한 측정에서든 보고한 수의 마지막 숫자는 항상 약간의 불확실성을 가지고 있다. 불확 실한 자리의 숫자를 포함한 측정값의 모든 숫자를 유효숫자라고 한다. 바르게 보고된 측정 값에서 0이 아닌 모든 숫자는 유효숫자에 포함된다.▸ 0이 아닌 숫자 사이에 있는 0은 항상 유효숫자이다.▸ 0이 아닌 첫 숫자 앞에 있는 0은 유효숫자가 아니고, 단지 소수점의 위치를 나타낸다. ▸소수점을 가지고 있는 수에서, 0이 아닌 마지막 숫자 뒤에 있는 0은 유효숫자이다.2) 메스실린더의 눈금 읽는 방법메스 실린더(mass cylinder)는 실험실에서 액체의 부피를 측정하는 데 쓰이며, 유리로 만든 긴 원통 모양의 용기에 눈금이 매겨져 있다. 사용할 때는 수평한 곳에 똑바로 세우고 액체를 넣은 다음, 눈의 높이를 측정할 액체의 가장 낮은 액면과 수평이 되도록 하여 그 액 면과 일치하는 눈금을 읽는다. 메니스커스는 오목한 곡면이므로 물의 경우는 경계선의 오목 한 부분을 기준으로 눈금을 읽는다. 액면이 눈금과 눈금 사이에 있을 때는 한 눈금의 10분 의 1까지 정확하게 읽도록 한다.
1. 실험 제목 에탄올과 부탄가스의 몰 질량 측정2. 실험 목적아보가드로의 법칙에 의하면 일정한 온도와 압력에서 같은 부피의 기체에는 기체의 종 류와 무관하게 같은 수의 분자가 들어 있다고 한다. 이러한 아보가드로의 법칙과 이상기체 의 상태방정식(PV=nRT)을 실제로 활용하여 에탄올과 부탄의 몰 질량을 알아본다.3. 실험 이론원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 그 래서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 1몰에 해당하는 분자의 질량을 탄소원자 1몰 의 질량과 비교하여 결정한다. 분자의 몰 질량을 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 그 중 에서도 가장 간단하게 몰 질량을 측정하는 방법은 기체의 상태 방정식을 이용하는 것이다. 대부분의 기체는 상온, 상압에서 이상기체 상태 방정식을 만족하기 때문에 기체의 부피, 온 도, 압력과 함께 용기를 가득 채우는데 필요한 질량 m을 측정하면 이상기체 상태 방정식으로부터 몰 질량 M을 구할 수 있다.1) 몰 질량어떤 물질 1mol의 그램 질량(즉 몰당g), 아보가드로수 만큼에 해당하는 원자 또는 분자의 질량을 그 물질의 몰 질량(molar mass)이라고 한다. 단위는 주로 g/mol을 사용한 다. 어떤 물질이든지 그 물질의 몰 질량(g 단위로 표시)은 언제나 그 물질의 화학식량(amu 단위로 표시)과 동일한 수치이다. 예를 들어 NaCl의 화학식량은 58.2amu이고, 몰 질량은 58.5g/mol이다. 원자의 몰 질량은 원자 질량에 원자 질량 단위(amu) 대신 몰 질량 단위 g/mol를 붙이거나, 분자의 몰 질량은 분자를 구성하는 원자들의 원자량의 합인 분자량에 몰 질량 단위 g/mol를 붙이면 된다.
4. 실험 방법1) 농도를 알고 있는 준비 된 스테아르산 용액(농도 : 0.035g/L)으로 3mL 이내를 사용하 여 눈금실린더 (10mL)와 스포이드를 헹군다.2) 눈금실린더에 3mL의 스테아르산 용액을 채우고 눈금실린더 부피가 1mL 증가 될 때 까지 스포이드로 스테아르산 용액을 한 방울씩 떨어뜨린다. 1mL의 방울 수를 정확히 세어 이 용액 한 방울의 부피를 구하고, 이것을 2회 더 반복한다. (총3회)3) 페트리 접시에 물을 충분히 채우고, 수면이 잔잔해 질 때까지 기다린다. 4) 시약 스푼을 이용하여 송화 가루를 페트리 접시 중심에 소량 뿌려준다.5) 스테아르산 용액을 스포이드에 넣어서 송화 가루가 퍼져있는 한 가운데에 한 방울 떨어 뜨린다.(스테아르산이 퍼지면서 생기는 원형 기름 막의 경계면을 쉽게 구별 할 수 있을 것이다)6) 원형으로 퍼진 단층 막의 직경을 측정한다. 원형이 아닌 경우 대각선 방향의 길이를 여러 번 측정해서 평균값을 얻는다. 3)~6)의 과정을 2회 더 반복한다. (총3회)7) 농도가 다른 스테아르산의 용액(0.070g/L)에 대하여 1)~6)의 실험을 반복한다.
① 정성분석과 정량분석현대의 분석 기기들이 개발되기 이전에는 소위 습식 화학법(wet chemical method) 이라는 방법으로 시료 중의 금속 혼합물을 분석할 수밖에 없었다. 예를 들어 여러 금속 원 소를 포함하는 금속 시료를 진한 산 용액에 녹였다. 그다음 여러 종류의 금속 이온의 존재 여부를 확인하기 위해 계통적인 방법으로 시험하였다.정성 분석(qualitative analysis)은 특정 금속 이온의 존재 유무만 결정하는 데 비해, 정량 분석(quantitative analysis)은 특정 물질이 얼마만큼 존재하는가를 결정한다. 습식 정 성 분석법은 분석 방법으로서 덜 중요하게 되었다. 그러나 이 방법은 평형을 설명하고, 용 액에서의 일반적인 금속 이온의 성질을 가르치고, 실험 기술을 향상시키기 위해 일반화학 실에서 종종 사용된다. 대표적인 이러한 분석법은 다음의 세 단계로 진행된다.1) 이온을 용해도 성질에 기초하여 큰 그룹들로 분리한다.2) 각 그룹에서 개별적인 이온을 선택적으로 녹여 분리한다.3) 그런 다음 이온을 특정 시험 방법으로 확인한다.정성 분석에 사용하는 일반적인 방법에서는 양이온을 다섯 그룹으로 나눈다. 이 방 법에서는 시약의 첨가 순서가 중요하다. 가장 선택적 분리, 즉 가장 작은 수의 이온을 포함 하는 분리를 우선 실행한다. 용액 중에 남게 되는 어떠한 양이온의 농도도, 다음 단계 시험 에 방해가 되지 않을 정도로 소량이 될 때까지 완벽하게 분리시켜야 한다.
2) 몰몰(mole)은 물질량의 단위로 국제단위계의 기본단위이며, 기호로 mol을 사용한다. 1 몰은 6.02214076 * 1023개의 구성요소를 포함한다. 이 숫자는 아보가드로 상수 NA를 mol-1 단위로 나타낼 때 정해지는 수치로서 아보가드로 수라고 부른다. 어떤 계의 물질의 양(기호; n)은 명시된 특정 구성요소들의 수를 나타내는 척도로 구성요소들이란 원자, 분자, 이온, 전자, 그 외의 입자 또는 그런 입자들의 특정한 집합체가 될 수 있다.3) 질량 보존의 법칙질량 보존의 법칙(law of conservation of mass)은 화학 반응으로 만들어진 물질의 전체 질량은 반응 전 물질의 전체 질량과 같다는 법칙이다. 이는 Dalton의 원자론 가설 3 (화학 반응으로 한 원소의 다른 원자를 다른 원소의 원자로 바꿀 수 없다. 즉 원자는 화학 반응으로 만들어지거나 소멸되지 않는다.)으로 설명할 수 있다.4) 일정 성분비의 법칙한 화합물에서 그 원소의 조성이 항상 같다는 것을 일정 성분비의 법칙(law of constant composition 또는 law of definite proportion)이라고 하는데, 이 법칙은 1800년 경 프랑스의 화학자 Joseph Louis Proust(1754~1826)가 처음으로 발표하였다. 이 법칙이 알려진 지 200년이 지났지만, 아직도 몇몇 사람은 실험실에서 만든 화합물과 자연에 존재 하는 화합물 사이에는 근본적 차이가 있다고 믿고 있다. 이러한 믿음은 틀린 것이다. 순수 한 화합물은 그것이 실험실에서 왔건 자연에서 왔건 상관없이, 같은 조건에서는 항상 같은 성분과 같은 성질을 갖는다. 화학자와 자연은 같은 원소를 이용하고 자연법칙에 따라 조작 해야 한다. 두 물질의 조성과 성질이 서로 다르면, 그들은 다른 화합물로 이루어져 있거나 순도가 다르다.