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몰질량의 측정 계획서(A0 프리레포트)

Subject : 몰질량 측정Date :Object : 이상기체 상태 방정식을 이용해서 쉽게 증발하는 기체의 몰질량을 결정한다Principle몰(mole) : 원자량의 기준에 따라 탄소의 질량수 12인 동위원소 12C의 12 g에 포함되는 원자의 수를 1 mol이라고 한다.몰수 구하는 방법 : 어떠한 물질에 포함된 입자의 몰수는 측정하려고 하는 몰수의 부피 또는 질량을 그 입자 1 mol에 해당하는 부피나 화학식량으로 나누어 구한다. 이상기체 방정식에서는[몰수(N) = 질량(W) / 화학식량(M)]을 이용하여 구한다.아보가드로 법칙 : 같은 온도와 압력에서는 모든 기체가 그 종류에 관계없이 같은 부피에 같은 수의 분자가 존재한다는 법칙이다. 이때 0°C 1 기압을 표준상태라고 하는데, 이 표준상태에서는 기체부피 22.4 L 속에 1 mol개의 분자가 존재한다.몰질량 : 몰질량은 어떤 분자의 개수가 1 mol일때의 질량을 가리키는 단위이다. 분자량, 원자량 등 화학식량에 g/mol을 붙이면 몰질량이 된다.아보가드로 수 : 원자, 분자와 이온 등의 입자는 그 규모가 너무 작기 때문에 ‘몰’ 이라는 개념을 단위로 나타낸다. 이 1 몰개 중에 포함되는 입자의 수를 아보가드로 수(NA)라고 한다. 이는 6.022x1023개이다.아보가드로 법칙 : 같은 온도와 압력에서는 모든 기체가 그 종류에 관계없이 같은 부피에 같은 수의 분자가 존재한다는 법칙이다. 이 때, 0℃ 1 기압을 표준상태라고 하는데, 이 표준상태에서는 기체부피 22.4 L 속에 1 mol개의 분자가 존재한다.이상기체 (Ideal gas) : 이상기체는 임의의 온도와 압력 아래에서 다음 가정들로부터 유도되는 관계를 따른다.어떤 한 기체는 많은 동일한 분자들로 구성된다. ‘많다’라는 표현은 개개의 분자들의 경로를 추적할 수 없다는 것을 의미한다.분자들은 뉴턴의 운동법칙을 따른다.분자 자체만의 총 부피는 기체 전체가 차지하는 부피 중에서 무시할 수 있을 만큼 작은 부분이다. 즉, 분자 자체의 부피는 무시한다.모든 분자의 운동은 무작위이다. 즉, 각각의 분자들은 각각의 운동방향과 속력을 가지고 운동한다.분자들은 서로 상호작용하지 않으며, 분자와 용기 벽면의 충돌은 완전탄성충돌이라 가정한다.이상기체 상태 방정식(Ideal gas equation of state ; PV=nRT)상태 방정식이란 기체의 몰수와 부피를 온도와 압력과의 관계로 나타낸 방정식이며, 이 중 가장 자주 사용하는 방정식은 이상기체 상태 방정식이다. 해당 식은 저압의 기체를 사용하는 많은 공학적 계산에서 근삿값을 제공하는 데, 일부 기체들은 거의 모든 조건에서 이상적인 거동으로부터 벗어나 특정한 조건(ex. 초고압, 저온)에서는 모든 기체가 이상적인 움직으로부터 벗어나게 된다. 이런 경우 부피, 압력, 온도 계산을 위하여 보다 복잡한 상태 방정식을 이용해야 한다. 이상기체 상태 방정식을 유도할 때 분자 간에 작용하는 힘이 없으며 용기 내벽과 완전탄성충돌만을 하고, 해당 용기 내 기체 분자가 무시할만한 부피를 가진다는 것에서 유도된다. 이 가정에서 이상기체 방정식은 저압의 기체에서 잘 맞는다는 것을 확인할 수 있다.이상기체 상태 방정식은 보일의 법칙, 아몬톤의 법칙, 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙을 합한 방정식으로 볼 수 있는 이유는 연관된 법칙들로부터 유도된 식이기 때문이다. 아래의 표에 있는 법칙들의 비례관계를 통해 곱연산 식을 세울 수 있고 비례관계이기 때문에 비례상수 R을 붙여 유도한다. 압력인 P의 단위는 atm, 부피인 V의 단위는 L, 몰수인 n은 mol, 온도인 T는 절대온도 K, 기체상수 R은 0.08206 L・atm/K・mol이다.Reagent & Apparatus실험기구100 mL 둥근 바닥 플라스크 또는 삼각 플라스크500 mL 비커10 mL 눈금 피펫바늘온도계가열기스탠드, 클램프, 링 또는 삼각대 (링 대신 삼각대를 사용하면 더 안전하며, hot plate를 사용하면 링이나 삼각대를 사용하지 않아도 된다)쇠그물망화학 저울알루미늄 호일종이수건50 mL 눈금 실린더면장갑시약ReagentFormulaM.Wm.p.b.p.densityIsopropyl acetateCH3COOCH(CH3)2102.133-73890.872-propanol, Isopropyl alcohol(CH3)2CHOH60.096-8982.60.786ethyl acetateCH3COOC2H588.106-83.677.10.902Procedure깨끗하게 씻어서 말린 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 알루미늄 호일로 뚜껑을 만들어 씌우고, 바늘로 작은 구멍을 뚫는다. (구멍의 크기는 작을수록 좋다)뚜껑을 덮은 플라스크의 무게를 화학 저울을 사용해서 정확하게 측정한다.플라스크에 약 3 mL의 액체 시료를 넣고 뚜껑을 다시 막고 스탠드에 고정시킨다.500 mL 비커에 물을 절반 정도 채우고 끓을 때까지 가열한다.플라스크를 비커의 바닥에 닿지 않을 정도로 물 속에 깊이 넣는다.끓는 물의 온도와 대기압을 측정하고, 플라스크 속의 액체가 모두 기화할 때까지 기다린다. 플라스크를 비커에서 꺼내면 안된다. 뚜껑에 뚫린 구멍을 옆에서 자세히 관찰하면 빛의 산란 때문에 기체가 새어 나오는 것을 관찰 할 수 있다. (휴대용 전지를 사용하면 좋다)플라스크의 액체가 모두 기화하면 잠시 기다린 후에 플라스크를 끓는 물에서 꺼내 식힌다. 플라스크는 매우 뜨거우므로 손으로 만지지 말고 면장갑을 끼고 꺼낸다.플라스크 바깥에 묻어 있는 물기를 종이수건을 사용해서 완전히 닦아낸다.바깥을 완전히 말린 플라스크와 뚜껑의 무게를 다시 측정한다.플라스크를 깨끗하게 씻은 후에 증류수를 가득 채우고, 눈금 실린더를 사용해서 증류수의 부피를 측정하고 이 값을 이용해서 플라스크의 부피를 계산한다.시간이 허용되면 위의 실험을 한 번 더 반복한다.Reference표준일반화학실험/대한화학회/천문각줌달의 일반화학/화학교재연구회/사이플러스

자연과학| 2020.03.30| 5페이지| 1,500원| 조회(108)

일반화학실험, 일반화학, 몰질량 측정, 몰질량

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기체상수결정 계획서(A- 프리레포트)

Subject : 기체 상수 결정Date :Section & Name :Object : 일정한 양의 산소나 이산화탄소 기체를 발생시켜 기체상수 값을 결정한다.Principle이상기체 (Ideal gas) : 이상기체는 임의의 온도와 압력 아래에서 다음 가정들로부터 유도되는 관계를 따른다.어떤 한 기체는 많은 동일한 분자들로 구성된다. ‘많다’라는 표현은 개개의 분자들의 경로를 추적할 수 없다는 것을 의미한다.분다르은 뉴턴의 운동법칙을 따른다.분자 자체만의 총 부피는 기체 전체가 차지하는 부피 중에서 무시할 수 있을 만큼 작은 부분이다. 즉, 분자 자체의 부피는 무시한다.모든 분자의 운동은 무작위이다. 즉, 각각의 분자들은 각각의 운동방향과 속력을 가지고 운동한다.분자들은 서로 상호작용하지 않으며, 분자와 용기 벽면의 충돌은 완전탄성충돌이라 가정한다.이상기체 상태 방정식(Ideal gas equation of state ; PV=nRT)상태 방정식이란 기체의 몰수와 부피를 온도와 압력과의 관계로 나타낸 방정식이며, 이 중 가장 자주 사용하는 방정식은 이상기체 상태 방정식이다. 해당 식은 저압의 기체를 사용하는 많은 공학적 계산에서 근삿값을 제공하는 데, 일부 기체들은 거의 모든 조건에서 이상적인 거동으로부터 벗어나 특정한 조건(ex. 초고압, 저온)에서는 모든 기체가 이상적인 움직으로부터 벗어나게 된다. 이런 경우 부피, 압력, 온도 계산을 위하여 보다 복잡한 상태 방정식을 이용해야 한다. 이상기체 상태 방정식을 유도할 때 분자 간에 작용하는 힘이 없으며 용기 내벽과 완전탄성충돌만을 하고, 해당 용기 내 기체 분자가 무시할만한 부피를 가진다는 것에서 유도된다. 이 가정에서 이상기체 방정식은 저압의 기체에서 잘 맞는다는 것을 확인할 수 있다.이상기체 상태 방정식은 보일의 법칙, 아몬톤의 법칙, 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙을 합한 방정식으로 볼 수 있는 이유는 연관된 법칙들로부터 유도된 식이기 때문이다. 아래의 표에 있는 법칙들의 비례관계를 통해 곱연산 식을 세울 수 있고 비례관계이기 때문에 비례상수 R을 붙여 유도한다.기체 상수(R)의 결정이상기체 상태 방정식 PV=nRT에서 R=PV/nT임을 나타낼 수 있다. 아보가드로 법칙에서 0°C, 1기압(STP 조건)에서 1 mol의 기체는 22.4 L이고 이를 대입하면 다음과 같고, 조건에 따라 부호가 바뀌어 값이 달라지기 때문에 주의한다.물의 증기압밀폐된 유리용기 속에 물을 넣어두면 물 표면에서 수증기가 증발하여 유리용기 안에는 수증기량이 증가하게 된다. 수증기량이 많아지면 압력도 높아지는데 이때의 압력을 수증기압이라고 한다. 물의 증기압은 다음 방정식으로 근사값을 얻을 수 있다.P=수증기압, T=절대온도(mmHg=torr)헨리의 법칙 (Henry’s Law)온도가 일정할 때 액체 속의 기체 농도는 분압에 비례한다.다음은 298K의 온도에서 물에 대한 용해도를 기준으로 한 헨리상수이다.실험에서 사용하는 화학 반응식실제기체 방정식이상기체 상태 방정식에서 분자 간의 인력 및 기체 분자 자체의 부피에 대하여 보정한 방정식이다. 이상기체가 실제기체와는 다른 양상을 보여주기 때문이다. 그 이유는 다음과 같다. 이상기체에서 기체는 질량은 가지고 있으나 부피가 없는데, 이는 기체 자체의 부피가 없다는 뜻이고, 기체 분자 간 상호 인력이나 반발력이 없다는 점이다. 따라서 이상기체 움직임과의 편차가 발생하는 경우 사용하는 방정식은 다음과 같다.이상기체 상태 방정식의 부피는 V=nRT/P와 같이 표현이 가능하다. 실제기체에서의 부피는 이상기체 상태 방정식의 부피에서 보정을 하여 V=nRT/(P+nb) 로 나타낼 수 있다.이상기체 상태 방정식의 가정에서 기체 분자 간의 인력에 대한 것이 있는데, 기체 분자 간의 질량은 0이 아니므로 반드시 만유인력과의 인력이 작용하게 되어 압력이 줄어들게 되므로 보정을 해야한다.로 식을 보정하면 인력은 밀도에 비례한다는 것과 분자 간 인력에 의해 감소된 압력이라는 것을 이해할 수 있다.위의 식에서 a와 b는 다음과 같이 변형하여 식을 구할 수 있으며 아래의 표를 이용할 수도 있다.물질은 온도뿐만 아니라 압력에 의해서도 상변화를 한다. 압력이 높아지면 분자 간의 거리가 가까워지기 때문에 기체-액체-고체로 상변화를 하고, 압력이 낮아지면 역상변화가 일어난다. 온도의 경우, 온도가 높아지면 분자의 운동에너지가 올라가 분자 간의 거리가 멀어지기 때문에 고체-액체-기체로 상변화를 하고, 온도가 낮아지면 반대로 일어난다. 하지만 온도를 계속 낮추더라도 압력이 지나치게 낮으면 물질은 액화하지 않는데, 그때의 압력을 임계압력이라고 한다. 물질이 자신의 임계압력보다 낮은 압력을 받고 있으면 언제나 기체상태를 유지한다는 의미가 된다. 비슷한 원리로 온도가 지나치게 높으면 물질은 액화하지 않은데, 그때의 온도를 임계온도라고 한다. 임계온도와 임계압력은 각 물질마다 그 값이 다르다는 점에 주의한다.[이산화탄소와 산소의 a,b]돌턴의 부분압력 법칙 (Dalton’s Law of Partial Pressure)돌턴의 부분압력 법칙 (Dalton’s Law of Partial Pressure)돌턴의 부분압력 법칙 (Dalton’s Law of Partial Pressure)기체 혼합물에서 각각의 기체는 팽창하여 용기 전체의 부피를 차지하고 있으며 각각의 압력을 용기에 가하고 있다. 분압은 각각의 압력을 말한다. 따라서 혼합기체의 전체압력은 각각의 기체 분압의 합과 같다.P(total) = PO2 + PH2OReagent & Apparatus실험기구스탠드시험관 2개유리관고무 튜브조임 클램프알코올 램프화학 저울시약병 1 L고무마개면장갑비커 1 L시약ReagentFormulaM.Wm.p.b.p.densityPotassium chlorateKCIO3122.553564000.81Manganese(IV) oxideMnO286.945355.03Sodium bicarbonateNaHCO384.012.20Procedure실험 A) 산소 기체기체 발생 장치를 만든다. 마개와 유리관의 연결 부분으로 기체가 새어나가지 않도록 조심한다. 비커에 연결된 유리관은 시약병의 바닥에 닿을 정도로 충분히 길어야 한다.시약병에 물을 가득 채우고 시험관으로 연결된 유리관에서 입김을 불어넣어 비커 쪽으로 연결된 유리관에 물이 채워지게 만든 다음에 조임 클램프로 고무관을 박아두고, 다시 시약병에 물을 가득 채운다.비커의 물을 버린 다음, 제 위치에 다시 놓고 클램프를 열어둔다.약 2 g의 KCIO3와 0.2 g의 MnO2를 시험관에 넣고 무게를 측정한다.시험관을 거의 수평이 되도록 고정시킨다. 시료가 시험관의 벽을 따라 넓게 퍼지도록 해야 하지만 시료가 고무 마개에 닿아서는 안된다.알코올 램프를 사용해서 시험관 전체를 서서히 가열한다. 산소가 발생하면서 시약병의 물이 비커로 밀려나오게 된다. 산소 기체가 너무 급격하게 발생하지 않도록 시험관을 서서히 가열해야 한다.비커로 밀려나온 물의 양이 500 ~ 600 mL가 되면 가열하는 것을 멈추고 시험관이 식을 때까지 기다린다.비커의 높이를 조절해서 비커와 시약병에 담긴 물의 수면 높이를 같도록 하고 고무관을 조임 클램프로 막는다.눈금 실린더를 사용해서 비커 속의 물의 양을 측정하고, 시험관의 무게를 측정한다.대기압을 기록하고, 시약병에 담긴 물의 온도를 측정한다.실험 B) 이산화탄소 기체실험 A와 같은 장치의 시험관에 1.2 g 정도의 NaHCO3를 넣고 서서히 가열하면서 같은 방법으로 실험을 반복한다. 다만, 시험관을 식힐 때에는 생성된 NaOH에 의한 물의 흡수를 방지하기 위하여 시약병과 연결된 마개(유리관이 끼어있는)를 시험관에서 빼고 다른 고무 마개로 시험관의 입구를 다시 막은 다음 식히도록 한다. 뜨거울 수 있으므로 면장갑을 끼고 한다.Reference표준일반화학실험/대한화학회/천문각줌달의 일반화학/화학교재연구회/사이플러스

자연과학| 2020.03.30| 8페이지| 1,500원| 조회(121)

일반화학실험, 일반화학, 기체상수결정

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카페인의 추출과 분리 계획서(A- 프리레포트)

카페인의 추출과 분리 계획서Subject : 카페인의 추출과 분리Date :Object : 화합물의 분리와 정제에 사용되는 추출법을 이용하여 홍차 잎에서 카페인을 추출한다Principle :추출 : 액체의 용매를 사용해서 고체 또는 액체 속에서 어떤 특정한 물질을 용해, 분리하는 조작이다. 혼합물 속에서 산, 알칼리에 의한 반응 또는 킬레이트 생성과 같은 화학반응에 의해서 추출하거나 용매만 이용해서 추출한다. 고체에서 추출하는 경우를 고-액 추출, 액체에서 추출하는 경우를 액-액추출 이라하며, 고-액 추출은 침출이라고도 한다. 실험실에서는 각종 분리, 정제, 분석 등에 이용되고 있다. 높은 용매에 더 많은 용질이 분배되며, 이 때 두 용매에 녹아 들어간 용질의 상대적 비를 분배계수(distribution coefficient:K)라고 부르며, 다음과 같이 정의한다. [K=용매 A의 용해도/용매 B의 용해도]용액 : 두 종류 이상의 물질이 고르게 섞여 있는 혼합물(=용해액)용매 : 용질을 녹여 용액을 만드는 물질로 일반적으로 용매는 액체인 경우가 대부분이며, 액체와 액체로 이루어진 용액에서는 둘중 양이 더 많은 액체를 용매로, 더 적은 액체를 용질로 본다용질 : 용매에 용해하여 용액을 만드는 물질염석효과 : 다량의 전해질에 의해 수용액에 분산되어 있는 콜로이드 입자가 엉기는 현상에멀젼 : 두 액체를 혼합할 때 한 쪽 액체가 미세한 입자로 되어 다른 액체 속에 분산해 있는 것. 유탁액이라고도 하며 일상생활에서 우유를 비롯하여 쉽게 찾아 볼 수 있으며 때로는 젤라틴과 같은 친수콜로이드로 보호된 콜로이드 분산계를 분산질의 여하를 불문하고 에멀젼이라 하기도 하고, 분산해 있는 입자가 콜로이드 입자의 크기와 같은 유탁 콜로이드와 구별하지 않을 때도 있다. 물과 기름처럼 서로 용해하지 않는 두 액체를 흔들어서 섞으면 에멀젼이 되지만 이것은 일반적으로 불안정하여 방치해두면 다시 두 액상으로 갈라지는 경우가 많다. 이것을 안정화하려면 에멀젼화제(=유화제)를 넣는다.콜로이드 : 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1 ~ 1000 nm 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 분산된 상태를 콜로이드 상태라 하고, 콜로이드 상태로 되어 있는 전체를 콜로이드라고 한다.카페인 : 카페인은 다른 어떤 향정신성 약물보다 널리 사용되는 가장 흔한 정신 흥분제이다. 커피나 차, 초콜릿은 카페인을 함유하고 있는 대중화된 기호 식품이다. 이 식품들에는 카페인과 더불어 두 가지의 연관된 잰틴을 함유하고 있다. 잰틴이란 카페인을 포함하는 화학유도체로서 알려진 것 중에 가장 오래된 흥분제이다. 가장 중요한 잰틴으로는 카페인, 테오플린, 테오로브빈이 있다. 카페인은 알카로이드 화합물로 광택이 나는 무색, 무취의 흰색 바늘모양 결정이며 뜨거운 물과 알코올에 약간 녹으며 쓴 맛이 있다. 카페인은 강심제, 중추신경 자극제, 이뇨제 등의 약효를 보여주고 있다. 그러나 내성 및 습관성이 생기며 카페인이 들어있는 차를 많이 마시면 무기력감, 두통, 메스꺼움을 느껴 독극물이 될 수도 있다. 화학식으로는 C8H10N4O2이다.증발 : 끓는점 미만의 온도에서 액체 표면의 원자나 분자가 기화하는 현상Reagent & Apparatus실험기구100 mL 비커 2개눈금 실린더가열판뷰흐너 깔때기분별 깔때기감압 플라스크아스피레이터회전 농축기시약주걱거름종이시약Procedure100 mL 비커 두개에 각각 60 mL와 30 mL의 물을 넣고 50~60°C로 가열한다.60 mL의 물이 담긴 비커에 홍차(티백포장 6개)와 CaCO3 04.g을 넣은 후 20~30분간 가열한다.뜨거운 물을 조금 식힌 다음에 홍차 봉지를 꺼내서 손으로 눌러 짜고, 30 mL의 물이 담긴 비커에 넣어 다시 한 번 가열하고 봉지를 눌러 짠다.뷰흐너 깔때기에 거름종이를 올려놓고, c에서 준비한 용액을 감압기를 사용해서 거른다. 분별 깔때기의 용량이 크지 않으므로 작은 양의 물을 사용해서 비커에 남아있는 홍차 용액을 씻어서 뷰흐너 깔때기에 함께 넣는다.거른 용액을 b에서 얻은 용액과 함께 분별 깔때기에 넣는다.메틸렌 클로라이드 6 mL와 포화 NaCl 용액 3 mL를 함께 넣고 분별 깔때기의 마개를 막은 후 10분 이상 가볍게 흔들어준다. 깔때기를 너무 세게 흔들면 에멀젼이 만들어지기 때문에 조심해야 한다. 에멀젼이 생기면 분별 깔때기를 돌려 가면서 가볍게 흔들어 주고, 그래도 없어지지 않으면 약숟가락을 사용해서 에멀젼 근처를 조심해서 저어준다.분별 깔때기를 스탠드에 세워두고 잠시 기다린 후에 아래쪽의 메틸렌 클로라이드 용액을 비커에 받아낸다.위쪽에 남은 수용액 층에 다시 메틸렌 클로라이드 6 mL와 포화 NaCl 용액 3 mL를 넣고 추출하는 과정을 3번 정도 더 반복하고, 메틸렌 클로라이드 용액을 함께 모은다.메틸렌 클로라이드 용액에 건조제인 Na2SO4를 2~3 숟가락 넣고 잘 흔들어 준다.뷰흐너 깔때기에 거름종이를 깔고 감압 플라스크를 사용해서 건조제를 걸러낸다.회전 농축기를 이용하여 메틸렌 클로라이드를 증발시킨다. 이때 40°C 정도의 뜨거운 물을 준비해서 중탕을 시켜주면 증발 속도를 빠르게 할 수 있다.Reference표준일반화학실험;대한화학회;천문각

자연과학| 2020.03.30| 4페이지| 1,500원| 조회(135)

카페인, 일반화학실험, 일반화학, 카페인추출, 카페인추출과 분리

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나일론 이야기(A0 프리레포트)

Subject : 합성섬유 - 나일론 끈Date :Object : 나일론의 합성을 통하여 고분자의 특성을 이해한다.Principle중합 반응(polymerization)동일분자를 2개 이상 결합하여 분자량이 큰 화합물을 생성하는 반응이다.이번 나일론합성에서 Hexamethylenediamine과 Sebacoyl chloride 사이의 경계면에서 일어나는 반응이다.첨가중합 : 단위체의 이중결합이 끊어지면서 첨가 반응에 의해 중합체를 형성한다. ex) 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌 등축합중합 : 물 분자와 같은 간단한 분자가 빠지면서 단위체들이 결합하여 중합체를 형성한다. ex) 페놀수지, 요소수지, 나일론 등계면축합중합 : 서로 섞이지 않는 두 개의 용제를 선택하여 피반응물인 두 개의 단량체를 각각 이들 용제에 용해시켜 혼합하여 두 개의 용액들 간에 형성된 계면에서 축합중합을 일으키는 중합법고분자 합성(polymer synthesis)매우 많은 원자들이 결합하여 만든 거대한 분자를 고분자라 하고, 셀룰로스나 단백질처럼 천연으로 만들어진 것을 천연고분자, 나일론이나 폴리에틸렌처럼 인공적으로 만든 것을 합성 고분자라고 한다.합성 고분자는 첨가중합과 축합중합의 두 가지 방법으로 만들어진다.합성 고분자의 예시천연 고분자의 예시작용기(functional group)기능원자단, 기능기, 관능기라고도 하며, 같은 작용기를 가지는 화합물들은 나머지 부분의 구조에 관계없이 비슷한 성질을 나타낸다. 따라서 화학식을 쓸 때, 작용기의 구분이 용이하도록 쓰면 이 화합물의 특성을 쉽게 파악할 수 있게 되는데, 이처럼 작용기를 따로 구분해서 나타낸 화학식을 시성식이라 한다. 일반적으로 작용기를 제외한 부분은 R로, 작용기는 R의 뒷부분에 쓰는 방식으로 표시한다.대표적인 작용기로 R-COOH로 표시되는 카복시기가 있다. 이 카복시기의 H는 H+ 이온으로 쉽게 떨어져 나가므로, 아세트산처럼 이 작용기를 가지는 물질들은 해리되어 약한 산성을 띠는 등의 공통점을 가진다. 이외에도 R-OH의 하이드록시기, R-CHO의 알데하이드 등의 작용기가 있다.단위체(monomer)중합체의 원료가 되는 저분자화합물이다. 단량체라고도 하며, 중합체를 구성하는 반복단위를 가리키는 경우도 있다. 예를 들어, 올레핀, 비닐 화합물, 알데히드, 케톤 등이 중합체를 형성하면, 이들 원료를 단량체라고 한다. 단량체가 2, 3, 4개 결합한 것을 각각 이량체, 삼량체, 그리고 사량체라고 한다. 여러 개로 이루어진 것을 Oligomer(올리고머)라고 한다. 생체 내 대사에서 중요한 역할을 하는 효소류는 분자량이 수만개인 단량체가 여러 개의 고분자 화합물을 형성하여 Oligomer로서 기능을 담당하는 경우가 많다. 예를 들어, 헤모글로빈 분자는 α-사슬 2개와 β-사슬 2개로 이루어진 사량체이다.*스티렌 단위체가 중합반응을 통해 폴리스티렌이 된다.중합체(polymer)중합 반응에 의하여 생성된 화합물이다. 고분자라고도 하며, 중합도에 따라 이합체, 삼합체, 또는 다합체라고 한다. 중합체 구조에는 사슬 모양 중합체, 다리 걸침 중합체(사슬 모양 중합체가 간단한 분자에 의해 결합된 것)나 그물 모양 중합체 등이 있다. 합성중합체(합성고분자), 천연중합체(고무・녹말・단백질 등) 등이 있다.나일론지방산(carboxylic acid)과 아민과의 축합중합 생성물인 폴리아미드(polyamide)로 이루어진 합성 플라스틱 물질이다.제조방법에 따라 Nylon6, Nylon6.6, Nylon6.10 등이 있으며, 아라비아 숫자는 중합하기 전의 단량체(Monomer) 중의 탄소 원자의 수를 가리킨다.반응성이 큰 산염화물(RCOCl)이 실온에서 아민(R’NH2)과 쉽게 반응하여 아미드(RCNHR’)를 만드는 반응을 이용하여 제조한다.나일론 6,10의 합성Hexamethylenediamine에 NH2 와 Sebacoyl chloride의 COCl 부분이 결합한다. NaOH는 반응에 참여하지 않고 나일론합성반응 중에 생성되는 HCl과 반응하여 산을 중화시킨다.계면 화학(interfacial chemistry)표면화학이라고도 한다. 일반적으로 계면 또는 계면 부근에서는 물질이 그 내부의 경우와는 상당히 다른 성질을 나타내는 특이한 물리화학적 현상을 볼 수 있다. 따라서 고체를 분말 또는 다공질로 만들어 비표면적을 크게 하거나, 물 속에 고체입자를 분산시켜 콜로이드로 만들어 계면을 훨씬 크게 하는 방법 등을 사용하면, 계면 특유의 성질을 조사할 수 있다.계면화학은 이러한 방법을 응용하여 발전시킨 화학의 분야로서, 보통 표면장력・삼투・흡착・계면전위 등 기초적인 문제 뿐만 아니라 유체-유체 간의 모세혈관 현상, 유체-고체 간의 계면현상, 계면활성제, 계면의 동적 현상 등에 대해서도 다룬다. 또한 마찰・윤활・접착 등 실제적인 문제도 연구대상으로 하고 있어, 화학공업 분야에서도 매우 중요한 위치를 차지한다.Reagent & Apparatus실험기구비커 250 ml눈금 피펫 5 ml핀셋유리 막대오븐저울시약ReagentFormulaM.W(g/mol)m.p.(°C)b.p.(°C)densityHexamethylenediamineC6H16N2116.2139~422050.84Sebacoyl chlorideC10H16Cl2O2239.14-2.52201.12DichloromethaneCH2Cl284.93-96.739.61.33PhenolphthaleinC20H14O4318.33258~2631.28MethanolCH4O32.04-97.664.70.79AcetoneC3H6O58.08-94.756.10.78Sodium hydroxideNaOH40.003231,3882.13Procedure염화 세바코일 1 ml 를 눈금 피펫으로 취하여 다이클로로메탄 50 ml 가 들어있는 250 ml 비커에 녹인다.100 ml 눈금 실린더에서 헥사메틸렌다이아민 2.3g 과 수산화 나트륨 0.4g 그리고 2~3 방울의 페놀프탈레인 용액(또는 식용색소 용액)을 50 ml의 증류수에 녹인 후, 이 용액을 염화 세바코일 용액이 담긴 비커의 벽을 따라 서서히 부어 넣으면 두 용액의 계면에서 나일론 필름이 생성된다.생성된 나일론 필름을 그림 36-1 처럼 핀셋으로 조심스럽게 끌어올려 유리 막대에 감는다. 계면에서 나일론 필름이 더 이상 만들어지지 않을 때까지 유리 막대로 나일론 끈을 감아 올린다. 이때 필름을 손으로 만지지 않도록 한다.합성된 나일론을 메탄올 또는 아세톤과 물을 1:1로 혼합한 용액으로 씻은 후에 다시 물로 충분히 씻어서 100℃ 이하의 오븐에서 말린다.Reference표준일반화학실험/대한화학회/천문각/p.291~297줌달의 일반화학/화학교재연구회/사이플러스/p.1011~1025유기화학/John Mcmurry/사이플러스/p. 69, 279~280, 285, 757~758, 764

자연과학| 2020.03.30| 8페이지| 1,500원| 조회(132)

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계면활성제와 에멀젼(A0 프리레포트)

Subject : 계면활성제와 에멀젼Date :Object : 계면활성제의 콜로이드 형성과 서로 섞이지 않는 두 개의 액체를 균일하게 혼합시키는 에멀젼 형성의 원리를 이해한다.Principle친수성: 물 분자와 쉽게 결합하는 성질이다. 일반적으로 극성을 나타내고, 세포막을 이루고 있는 인지질이나 세제와 같은 물질은 친수성인 머리 부분과 소수성인 꼬리 부분을 가지고 있는 것도 있다. 접촉각은 소수성보다 작으며, 퍼진 모양을 띤다.소수성: 물 덩어리로부터 밀린 분자(소수성 물질)의 물리적 성질을 일컫는다. 소수성 분자는 비극성을 나타내는 경향이 있고, 중성 분자나 비극성 용매와 관련있다. 물 속에 소수성 분자를 넣으면 같은 성질의 분자끼리 모이려 하고 동시에 마이셀이 형성된다. 소수성인 표면에 물을 올리면 높은 접촉각을 나타낸다.소수성 분자들의 예로는 알케인, 오일류, 지방류, 기름기 있는 물질 등이 있다. 소수성 재료들은 물에서 기름을 제거하거나 극성 화합물에서 비극성 화합물을 화학적으로 분리하기 위한 작업에 이용한다.유화제: 에멀젼의 제조를 쉽게 하고, 또 그 안정성을 유지하기 위하여 넣어주는 물질이다. 비누와 같은 표면 활성 물질로서 분자의 한 쪽은 극성이고 다른 쪽은 무극성 작용기를 가진 것은 일반적으로 에멀젼화제가 될 수 있다.빛산란:햇빛은 보라색에서 빨간색까지 모든 빛깔이 섞여 있는 전자기파의 일종이다. 그리고 빛은 대기를 통과해 들어오다가 여러 가지 공기 등등의 입자를 만나면 사방으로 퍼지게 된다. 이러한 현상이 산란이다.공기의 작은 산소나 질소 분자 들은 가시광선 영역중에서도 특히 짧은 파장의 빛들을 훨씬 더 효과적으로 산란시킨다. 일단 태양빛이 지구의 대기에 도달하면 가시광선보다도 짧은 파장을 갖는 자외선은 성층권의 오존층에서 대부분이 흡수되어버리고, 나머지가 대기를 구성하는 분자들이나 작은 먼지 입자들에 의해 산란된다. 이때 하늘이 파란색을 띠는 이유는 공기분자들에 산란될 때 짧은 파장의 빛인 보라, 파란 빛들이 더 긴 파장인 주황, 빨간 빛들보다 더 많이 산란되기 때문이다.산란이 많이 되는 색의 빛이 우리 눈에 더 많이 들어 오기 때문에 하늘색을 파랗다고 느끼게 된다. 그런데 하늘이 가장 많이 산란되는 보라색이 아니라 파란색으로 보이는 이유는 우리의 눈이 보라색에는 둔감한 편이라서 푸른 계통의 빛이 더 잘 보기 때문이다.계면활성제액체에 녹으면 용액의 표면장력을 현저하게 감소시킬 수 있는 물질을 계면활성이 있는 물질이라고 한다.표면장력을 현저하게 증가하는 물질은 없다.계면활성인 물질은 액면에 잘 흡착되고, 계면비활성인 물질은 잘 흡착되지 않는다.일반적으로 세척력, 에멀젼화력, 분산력, 삼투력, 기포력 등을 가지고 있어 그 특성에 따라 세척제, 섬유유연제, 에멀젼화제, 부유선광제, 시멘트용 기포제, 윤활유 첨가제, 살균제, 도로 분산제 등 다양하게 이용한다.음이온 계면활성제 : 비누, 알킬벤젠술폰산염, LES, CDA, SLS, SLES. 세정력이 좋고 거품이 잘 나는 성질로 합성세제에 가장 많이 쓰며, 비누 샴푸, 클렌징 폼, 분산제, 농약 등에 사용한다.양이온 계면활성제 : 고급아민할로겐화물, 제사암모늄염, 알킬피리디늄염. 정전기 방지 작용이 있어서 섬유의 염색과 섬유유연제, 헤어 트리트먼트나 린스 등에 사용한다.양성이온 계면활성제 : 아미노산, 코코베타인. 세정력과 거품성이 약하지만 피부의 자극이 비교적 적어 저자극 샴푸나 베이비 샴푸 등에 많이 사용한다.비이온 계면활성제 : 폴리에틸렌글리콜. 거품이 잘 나지 않고 피부 자극이 적은 편으로 소포제, 식품의약품의 유화제로 사용한다.마이셀: 계면활성제를 물에 첨가할 때 형성되는 것으로 소수성 꼬리가 구의 내부로 모이고 친수성 머리 부분이 구의 표면을 이루고 있다.역마이셀: 계면활성제를 유기 용매에 넣으면 친수성 머리 부분이 구의 내부로 모이고 소수성 꼬리가 밖을 이루고 있다.에멀젼물에 잘 녹지 않는 기름이 물에 분산된 용액콜로이드 성 입자의 크기가 작아서 빛을 거의 산란시키지 않아서 용액이 투명한 상태(마이크로 에멀젼)콜로이드 성 입자의 크기가 충분히 커서 빛을 강하게 산란시켜 용액이 혼탁하게 보이는 상태두 액체를 혼합할 때 한 쪽 액체가 미세한 입자로 되어 다른 액체 속에 분산해 있는 것. 유탁액이라고도 하며 일상생활에서 우유를 비롯하여 쉽게 찾아 볼 수 있으며 때로는 젤라틴과 같은 친수콜로이드로 보호된 콜로이드 분산계를 분산질의 여하를 불문하고 에멀젼이라 하기도 하고, 분산해 있는 입자가 콜로이드 입자의 크기와 같은 유탁 콜로이드와 구별하지 않을 때도 있다.o/w형 유화제 : 물 속에서 기름을 분산시킨다. 친수성이 강하여 물에 잘 녹는 에멀젼화이며, 알칼리 비누, 합성세제, 단백질, 식물고무, 알긴산염, CMC, 사포닌 등이 있다. 정상마이셀에 기름이 녹은 상태이다.w/o형 유화제 : 기름 속에서 물을 분산시킨다. 유성 에멀젼화이며, 중금속비누, 라놀린, 로딘, 레시틴, 지방산에스테르 등이 있다. 역마이셀에 물이 녹은 상태이다.표면 장력: 액체의 표면에서 그 표면적을 작게 하도록 작용하는 힘이다. 물방울이나 수은의 입자가 둥글게 되는 것은 해당 힘 때문이다. 일반적으로 생각할 수 있는 기체-액체, 기체-고체, 액체-액체, 액체-고체, 고체-고체의 5종류의 계면 중에서 특히 기체-액체 및 기체-고체의 계면을 표면이라 하며, 따라서 표면장력은 2상 사이의 계면의 면적을 축소하도록 작용하는 힘인 계면장력의 일종이다.표면장력이 생기는 것은 표면에서의 액체분자의 분포와 배향이 상의 내부와 다르기 때문이다. 액체 내에 있는 분자는 그 주위에 존재하는 분자로부터 인력을 받고 있는데, 표면에 있는 분자는 그 주위에 있는 분자수가 내부의 분자에 비해 절반이 되고, 받는 인력도 절반이 된다. 이것은 표면의 분자는 내부의 분자에 비해 여분의 에너지를 갖고 있음을 의미하며, 따라서 표면의 분자상태가 표면장력을 결정한다.임계 마이셀 농도(CMC): 계면활성제의 수용액에서 마이셀이 생성되기 시작하는 계면활성제의 임계 농도를 일컫는다. 물에 계면활성제를 투입하게 되면 계면활성제는 친유성 부분 때문에 물 속에 존재하기 힘들다. 따라서, 물 표면부터 배열하기 시작하는데, 물 표면을 다 채운 후에는 더 이상 표면에 존재하기 어려우므로 물 속에 마이셀을 형성하게 된다. 이러한 마이셀을 처음 생성할 때의 농도를 CMC라고 한다. CMC는 수용액의 전기전도도나 표면장력을 측정하여 구할 수 있다.혼탁도: 용액 또는 거친 입자(콜로이드 입자보다 큰 입자)를 포함하는 액체에 빛을 쪼일 때, 산란되는 빛의 세기 또는 산란광의 세기와 입사광의 세기의 비율을 말한다. 틴달광의 세기도 포함된다.혼탁도는 고분자 용액과 그 외의 콜로이드 분산계 속의 분자와 입자의 성질을 연구하는 데 중요한 수량으로 다음과 같이 정의한다.여기서 l0은 입사광의 세기, I는 두께 l의 물질층에 의해 산란되어 약해진 투과광의 세기이다. 혼탁도는 빛의 흡수가 있는 경우의 흡수 계수에 상당한다. 일정량의 물질을 미세하게 만들고, 입자의 크기를 여러 가지로 바꾸어 혼탁도를 측정하면, 일반적으로 그림과 같이 입자의 평균 지름이 어떤 크기 D일 때, 혼탁도가 최대가 된다.콜로이드: 분자상이 다른 물질 또는 연속상에 분산 되어 있는 것을 말한다. 예를 들어, 안개는 매우 작은 물방울이 공기에 분산 되어 있는 것을 말한다. 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1 ~ 1000 nm 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 분산된 상태를 콜로이드 상태라 하고, 콜로이드 상태로 되어 있는 전체를 콜로이드라고 한다.Reagent & Apparatus실험기구눈금 실린더 10 mL눈금 피펫 1 mL눈금 피펫 5 mL시약ReagentFormulaM.W(g/mol)m.p.(°C)b.p.(°C)densityDistilled waterH2O18.02099.981CTAB soloutionC19H42BrN364.45237TolueneC7H892.141-951110.872-propanolC3H8O60.096-8982.60.786Procedure실험 A. CTAB-물-톨루엔-2-프로판올 에멀젼10 mL 실린더에 5 wt% CTAB 수용액 3 mL와 톨루엔 1 mL를 넣는다. 물과 유기층이 확실하게 구분되면, 각 층의 부피와 혼탁 정도를 기록한다.실린더에 2-프로판올 0.1 mL를 넣고 잘 흔들어주면 2분 정도 기다린 후 물과 유기층이 분리되면 각 층의 부피와 용액의 혼탁도를 기록한다. 만약 층이 명확하게 구분되지 않으면 3분 정도 더 기다리고 관찰사항을 기록한다.2-프로판올 0.1 mL를 더 첨가하고 다시 잘 혼합하고 관찰사항을 기록한다.실험 결과에 지시한 것과 같이 2-프로판올을 첨가하면서 관찰사항을 기록하고, 각 물음에 대해 답한다.실험 B. 계면활성제가 없는 에멀젼 : 물-톨루엔-2-프로판올 에멀젼10 mL 실린더에 물 3 mL와 톨루엔 1 mL를 넣는다. 물과 유기층이 확실하게 구분되면, 각 층의 부피와 혼탁 정도를 기록한다.실린더에 2-프로판올을 1 mL를 가하고 잘 흔들어주어 2분 정도 기다린 후 물과 유기층이 구분되면 각 층의 부피와 용액의 혼탁도를 기록한다. 만약 층이 명확하게 구분되지 않으면 3분 정도 더 기다리고 관찰사항을 기록한다.2-프로판올 0.5 mL를 더 첨가하고 다시 잘 혼합하고 각 층의 부피와 혼탁도를 기록한다.3)의 과정을 전체 액체가 완전히 혼합되고 많은 용액이 될 때까지 반복한다. 그러나 첨가된 2-프로판올의 전체 부피를 6 mL가 넘으면 실험을 중단한다.실험 결과의 각 물음에 대해 답한다.Reference표준일반화학실험/대한화학회/천문각/p.298~304줌달의 일반화학/화학교재연구회/사이플러스/p.524~527최신 화학용어 사전/John Daintith/대광서림/p.413

자연과학| 2020.03.30| 8페이지| 1,500원| 조회(399)

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