1.실험 목표: 증발 현상에 대한 정량적 분석실험을 진행하고, 열역학적 관점을 학습한다.2.이론 및 배경1)상변화(phase change) 어떤 물질이 온도와 압력에 따라 서로 다른 상태, 즉 기체, 액체, 고체의 상태로 변하는 열역학적 과정을 말한다. 특히 대기 중의 물은 상태가 변화할 때 열을 흡수하거나 방출하게 된다. 이런 열을 숨은열이라 한다. 2)증발(vaporization) 액체가 기체로 되는 현상으로, 액체의 표면에서 증기가 발생하는 현상을 증발, 액체의 내부에서 거품이 되어 급격히 증기가 발생하는 현상을 끓음이라 한다. 이 둘을 하나로 묶어서 기화라고 하는데, 경우에 따라서 증발과 기화는 같은 의미로 사용되는 경우도 있다. 증발열, 증발 엔트로피라는 말의 경우에는 대체로 넓은 의미의 증발을 가리킨다. 열역학적으로는 어떤 액체와 접촉하는 기체상의 전체 압력이 그 액체의 포화 증기압보다 높은데 기체상에 있어서 시료의 증기 분압이 포화 증기압보다 낮을 때 좁은 의미의 증발이 일어나고, 기체상의 전압이 액체의 포화 증기압보다 낮거나 또는 같을 때 비등이 일어난다. 물질이 증발될 때 열이 흡수된다.
6. 생각해볼 사항1) 이 실험에서 사용 하는 기체에 따라서 시약병에 넣는 액체를 적절하게 선택해야 한다한다. 기체와 액체의 어떤 성질을 고려하여 액체를 선택해야 하겠는가?먼저, 실험에서 사용하는 액체는 시약병에서 유리관을 통해 비커로 이동하게 된다. 이때, 액체의 이동을 용이하게 해주고, 기체 발생량을 정확하게 측정하기 위해서는 점성이 매우 작은 액체를 사용하여야 한다.다음으로, 이번 실험에서 발생하는 기체는 액체에 녹지 않는 기체를 사용하여야 한다. 만약 기체가 용해된다면, 기체의 부피를 정확하게 측정할 수 없게 되어 기체 상수를 구하는 데에 오차가 발생하게 된다. 본 실험에서 발생되는 기체인 산소와 이산화탄소는 물에 용해되는 성질이 있기 때문에 실험에서 오차가 발생하는 요인이 된다.따라서, 물에 대한 용해도가 작은 기체와 점성이 작은 액체를 사용하여 실험을 진행하여야 한다.2) KClO3와 NaHCO3를 사용한 실험에서 얻은 기체 상수 값이 다른 이유는 무엇이겠는가?먼저 KClO3를 사용한 실험의 경우, 촉매를 사용하였기 때문에 활성화에너지가 낮아져 반응이 더 쉽게 발생하였을 것이다. 즉 실험 B에 비하여 반응이 더 쉽고 빠르게 진행될 수 있으므로, 발생하는 기체의 양이 더 많이 모일 수 있다.다음으로 각 기체의 물에 대한 용해도가 다르기 때문에, 용해로 인해 발생하는 오차가 다르게 된다. 이는 기체 상수를 결정하는데 영향을 미치게 되고, 두 실험에서 얻은 기체 상수의 값이 다른 원인이 된다된다.마지막으로 기체 발생 장치를 최대한 같은 조건으로 설치하고 자 했지만, 이음새의 견고함, 반응 표면적 차이 등으로 인해 차이가 발생할 수 있다.
1. 실험 목표: 물 위에 생기는 기름막을 이용해서 몰(mole)을 정의하는 데 필요한 아보가드로 수를 결정한다.2. 이론 및 배경1) 아보가드로 수(Avogadro’s number)물질 1그램분자 속에 들어 있는 분자 수 또는 1그램원자 속에 들어 있는 원자 수. 물질의 종류에 관계없이 1몰당 6.022 140 857×1023으로 일정한 값 1을 가진다. 이 수는 6
1. 실험 제목: Cr(acac)3와 chelate 2. 실험 목적: 두자리 킬레이트 리간드를 통해 정팔면체 킬레이트 화합물을 합성하고, 배위 화합물의 기하학적 구조를 이해한다. 3. 실험 이론 1) 전이 금속불완전하게 충만된 d각이 있는 원자 또는 그러한 양이온을 형성하는 원소로 정의되어 있다. 3A족(현재의 3족)에서 7A족(현재의 7족)까지, 8족(현재의 8, 9, 10족), 1B족(현재의 11족) 원소를 지칭한다. 전이 원소는 모두가 금속 원소이므로 전이금속이라고도 불리며, 다음과 같은 성질을 공통으로 가진다 ① 굳고, 강하고 고녹는점을 가지며, 대개 상자성을 나타내고 열, 전기의 양전도체이 다. ② 상호간 또는 다른 금속과 합금을 만든다. ③ 대개는 수소보다 이온화 성향이 크다. ④ 일반적으로 여러 종의 원자가를 나타내며, 산화물에서는 고산화수일 때 산성, 저 산화수일 때 염기성, 중간에서는 양성일 때가 많다. ⑤ 각종의 안정된 착화합물을 만들기 쉽고, 그 대개는 유색이다.2) 배위 결합 배위 결합[coordinate (covalent) bond]이란 루이스 산(Lewis acid)과 루이스염기(Lewis base)가 반응하여 루이스 첨가생성물(Lewis adduct)을 생성할 때, 결합에 참여하는 공유 전자(shared electrons)가 한 쪽의 원자에서 일방적으로 제공되면서 생기는 결합을 말한다. < 중 략 >이번 실험에서 킬레이트 리간드는 acac-이며, 이는 두 자리 리간드이다. 이때 중심 금속이온으로 작용하는 Cr3+가 배위수가 6인 팔면체를 형성하려고 하므로, 세 개의 acac-가 Cr3+에 배위하게 되어 아래의 반응이 진행된다. CrCl3∙6H2O의 색이 녹색, 생성물인 Cr(acac)3의 색이 보라색이다. 때문에 실험을 진행하면서 반응 용액의 색이 녹색에서 보라색으로 변화하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 urea가 분해되어 CO2가 발생하기 때문에, 반응 플라스크에 열을 가하였을 때 기포가 발생하는 것을 관찰할 수 있었다.
5. 실험 되돌아보기1) 수돗물은 중성인가? 아니면 왜 그런가?수돗물의 pH는 7보다 조금 높은 약알칼리성이다. 보통 인체의 pH가 7.35 ~ 7.45의 약 알칼리성을 띠기 때문에, 수돗물의 pH를 그와 비슷하게 조절해 인체에 적합하게 사용하기 위함이다.<중 략>3) Acidity에 영향을 주는 요인들은 어떤 것이 있는가? Resonance와 inductive effect를 포함하여 설명하라.짝염기가 안정할수록 산의 세기가 강해지며, 아래에 나열한 것에 의해 산도를 결정할 수 있다.① 전기음성도: 원자들의 크기가 비슷할 때, 가장 전기음성도(원자가 화학 결정할 때 전자를 끌어당기는 능력의 척도)가 큰 원자에 수소가 붙어있을수록 산의 세기가 강하다.② 혼성화: 어떤 원자가 혼성화를 이룰 때, 상대적인 전기음성도의 크기는 sp>sp2>sp3이다. 그러므로 산의 세기도 sp>sp2>sp3이다.③ 크기: 원자의 크기가 매우 다를 때 가장 강한 산은 가장 큰 원자에 수소가 붙어있는 산이다. 원자의 크기가 커질수록 음전하가 더 큰 부피의 공간에 퍼지므로 짝염기의 안정도가 증가해 산의 세기가 커진다.④ 유도효과(inductive effect): 유도 전자 끌기(