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[물리화학실험] 흡광도 측정에 의한 복합 화합물의 분해속도 결정 결과보고서

실험결과1. 측정 그래프1-1) 1차 실험 (0.1M 황산망가니즈: 10ml, 0.1M 옥살산: 35ml, 0.01M 과망간산칼륨: 5ml, 증류수: 50ml)1-2) 2차 실험 (0.1M 황산망가니즈: 20ml, 0.1M 옥살산: 70ml, 0.01M 과망간산칼륨: 10ml, 증류수: 0ml)2. 반응 차수에 대입해 얻은 그래프2-1) 1차 실험이 반응은 1차 반응이므로, ln(A) vs t 그래프의 기울기로부터 k1값을 구할 수 있다.k1=0.0486/min반감기=14.26분2-1) 2차 실험k1=0.0508/min반감기=13.64분3. 오차실험책에 보면 18’C에서 반응속도상수가 0.05/min이다. 이때의 반감기는 분이다.1차2.89%2차1.58%고찰이번 실험은 Beer-Lambert 법칙을 적용해 흡광도를 측정하여, 옥살산망가니즈의 분해 반응에 대한 반응 차수, 반응속도 상수, 분해 반감기를 얻어보는 실험이었다. 각 조에서 용액(0.1M 황산망가니즈, 0.1M 옥살산, 0.01M 과망간산칼륨)을 하나씩 만들어 놓고 실험하였다. 세 용액을 비율에 맞게 취하여 준비한 다음, 측정 바로 직전에 세 용액을 섞어주고 재빨리 큐벳 시료용기로 옮겨야 한다. 그 이유는 분해가 빨리 일어나기 때문이다. 그래서 조원 세명이서 두 명은 용액을 섞고 한 명이 큐벳에 옮길 수 있게 하여 최대한 빨리 해주었다. 실험방법을 보면, 실험은 435nm파장에서 해준다고 되어있는데 그 이유는 모든 용액을 섞었을 때 용액의 색이 노란색이기 때문에 그 보색의 파장을 흡수하므로 435nm파장에서 실험을 해주는 것이라 생각하였다. 옥살산 망가니즈 분해 반응식은 [Mn(C2O4)3]3- -> Mn2+ + C2O42- + CO2 인데, 이 반응의 반응속도 법칙은 반응물이 옥살산망가니즈(ll) 이온 하나이기 때문에 그 반응물 농도의 n차에 의존할 가능성이 크다. 반응속도 법칙에 따라서 만약 반응이 1차 반응이면 기울기로부터 곧바로 반응속도상수를 구할 수 있지만, 반응이 0차 반응일 경우는 몰흡광계수와 시료 용기의 길이로 기울기를 나누어야 하고 2차 반응인 경우는 로 기울기를 곱해주어야 한다. 이번 실험은 1차 반응이기 때문에 ln(A) vs t그래프를 그려주면 기울기로부터 반응속도상수를 한 번에 구할 수 있다. 이론에 따르면 이 실험이 1차 반응이기 때문에 ln(A)=f(t)에서 직선의 그래프가 얻어져야 하는데, 실험에서는 완전한 직선은 얻어지지 않았다. 위의 실험 결과를 보면 1차, 2차 실험의 반응속도 상수는 각각 0.0486, 0.0508로 구해진다. 두 값을 비교하면 오차율이 5%도 미만이므로 이를 통해 농도를 두 배로 증가시켜도 기울기에는 별 다른 변화가 없다는 것을 확인할 수 있었다. 농도를 두 배로 증가시키면 좌표축 크기만 변하게 된다. 반응속도상수를 알면 반감기를 계산할 수 있는데, 1차 반응의 경우 식을 이용하면 반감기는 각각 14.26, 13.64분으로 구할 수 있다. 책에는 25’C일 때와 18’C일 때의 반응속도 상수가 나와있는데 실험당시 실험실이 조금 추웠기 때문에 18’C일때의 값을 이용해 오차율을 구하였다. 오차율은 2.89%, 1.58%로 만족할만한 값이 나왔다.이번 실험을 통해 옥살산망가니즈의 분해반응에 대한 반응차수, 반응속도상수, 반감기를 구하는 과정을 그래프와 식을 통해 이해할 수 있었다.참고문헌Chemical Book, “과망간산 칼륨”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7775235.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7775235.htmChemical Book, “황산 망간”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_cb9255526.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_cb9255526.htm Hyperlink "https://stachemi.tistory.com/129" https://stachemi.tistory.com/129Chemical Book, “옥살산”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB0323998.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB0323998.htm물리화학실험/대한화학회/청문각/2013/p193~195Daniel C.Harris/분석화학 제9판 /자유아카데미/2017/ p436[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5750390" 반응차수 [Order of reaction] (지질학백과) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5750390&cid=61234&categoryId=61234" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5750390&cid=61234&categoryId=612342020년 2학기 물리화학실험 결과보고서실험제목: 흡광도 측정에 의한 복합 화합물의 분해속도 결정

자연과학| 2024.09.23| 6페이지| 2,500원| 조회(116)

흡광도, 물리화학실험, 측정

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[물리화학실험] 컨쥬게이션 염료의 흡수 스펙트럼

실험결과1. 측정 스펙트럼싸이아나인:: 530.7nm 흡광도: 0.7717카보시아나인:: 613.7nm 흡광도: 1.0522다이카보시아나인:: 713.8nm 흡광도: 0.8378전체 비교2. 이론값 계산는 0에서 1사이의 값인데 계산결과 측정 파장과 가장 비슷한 값 사용는 폴리메타인 사슬에 있는 탄소 원자들의 수싸이아나인:=445.9nm카보시아나인:=573.3nm다이카본시아나인:=700.7nm3. 실험값 vs 이론값시료실험값(nm)이론값(nm)오차1,1’-diethyl-2,2’-cyanine iodide530.7445.919.0%1,1’-diethyl-2,2’-carbocyanine iodide613.7573.37.05%1,1’-diethyl-2,2’-dicarbocyanine iodide713.8700.71.87%고찰이번 실험은 대칭 폴리메타인 염료들의 가시광선 흡수 스펙트럼을 측정하고 측정한 스펙트럼을 자유 전자 모델을 이용하여 해석해보는 실험이다. 일반적으로 색을 띤 화합물들은 자유 라디칼 속의 홀전자나 컨쥬게이션 유기분자 속의 전자와 같이 약한 결합이나 비편재화된 전자들을 가지고 있다. 폴리메타인 염료에 대한 가시광선 흡수띠는 폴리메타인 사슬을 따라서 존재하는 전자들의 전자 전이로부터 생긴다. 싸이아나인, 카보시아나인, 다이카보시아나인 순으로 conjugation 시스템의 길이가 길어지게 되는데 (싸이아나인 , 카보시아나인 , 다이카보시아나인 ), 길이가 길어질수록 전자구름의 넓이가 증가하여 흡수하는 에너지 영역이 작아지게 된다. 위의 실험결과에서 전체 비교를 보면 싸이아나인, 카보시아나인, 다이카보시아나인 순으로 긴 파장을 흡수한다. 그래서 용액의 색을 보면 싸이아나인의 색은 빨간색, 카보시아나인의 색은 파란색, 다이카보시아나인의 색은 에메랄드 빛의 초록색을 띠는 것을 확인할 수 있다. 용액들은 우리가 보는 색의 반대를 흡수하기 때문에 위와 같은 색을 띠게 되는 것이다. 실험 과정을 보면 용액들을 계속 묽혀서 피크에서 약 1로 표시된 흡광도가 얻어질 때까지 반복한다. 실험에 사용하는 염료는 이합체를 형성하기 때문에 흡수띠의 모양이 농도에 따라 달라지게 된다. 이를 위의 실험결과 그래프를 보면 확인할 수 있다.이론값을 구할 때, 의 범위를 0에서 1사이에서 우리가 임의로 정해서 계산을 해보며 비슷한 지점을 찾아야 한다. 그렇기 때문에 실험으로 측정한 값이 =0일때와 =1일 때 나오는 파장사이에 위치할 것이라고 생각했는데, 계산해본 결과 =1일 때로 계산한 값들 보다 측정한 값들이 모두 더 컸다. 실험값과 이론값의 오차를 보면 싸이아닌은 19%, 카보시아나인은 7.05%, 다이카보시아나인은 1.87%로 나왔다. 이번 실험을 통해 conjugation 시스템 정도에 따른 흡광도 변화를 관찰할 수 있었고, 실험값과 이론값을 서로 비교해 볼 수 있었다.참고문헌Chemical Book, “methanol”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7854099.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7854099.htmChemical Book, “1,1'-DIETHYL-4,4'-CYANINE IODIDE”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2103923.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2103923.htmChemical Book, “1,1'-DIETHYL-4,4'-CARBOCYANINE IODIDE”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB4433150.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB4433150.htmChemical Book, “1,1'-DIETHYL-4,4'-DICARBOCYANINE IODIDE”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB6336808.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB6336808.htmChemical Book, “1,1'-DIETHYL-2,2'-CYANINE IODIDE”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2110905.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2110905.htmChemical Book, “1,1'-DIETHYL-2,2'-CARBOCYANINE IODIDE”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2308603.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2308603.htmChemical Book, “1,1'-DIETHYL-2,2'-DICARBOCYANINE IODIDE”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB8200059.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB8200059.htmJANICE GORZYNSKI SMITH, ORGANIC CHEMISTRY fifth edition, MC Graw Hill Education, p640[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5663163" 분광법 [spectroscopy] (화학백과) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5663163&cid=62802&categoryId=62802" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5663163&cid=62802&categoryId=62802사이언스올, 공액(conjugation), Hyperlink "https://www.scienceall.com/%ea%b3%b5%ec%95%a1conjugation/" https://www.scienceall.com/%ea%b3%b5%ec%95%a1conjugation/물리화학실험/대한화학회/청문각/2013/p118~120Wikipedia, “polymethine dyes”, Hyperlink "https://en.wikipedia.org/wiki/Polymethine_dyes" https://en.wikipedia.org/wiki/Polymethine_dyes2020년 2학기 물리화학실험 결과보고서실험제목: 컨쥬게이션 염료의 흡수 스펙트럼

자연과학| 2024.09.23| 5페이지| 2,500원| 조회(206)

물리화학실험, 실험레포트, 실험고찰

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[물리화학실험] 용매 극성에 따른 흡수 스펙트럼 변화 결과보고서

실험결과1. 용매 종류에 따른 흡수 스펙트럼1-1. 흡광도 측정 결과용매(nm)Water466.9567Methanol524.9844Ethanol553.76391-propanol571.10662-propanol599.1648Acetone664.5308Ethyl acetate731.62541-2. Transition evergy values(ET)용매ETWater61.22838Methanol54.46067Ethanol51.630311-propanol50.062462-propanol47.71809Acetone43.02434Ethyl acetate39.078742. water vol%에 따른 흡수 스펙트럼2-1. 흡광도 측정 결과Water(Vol%)(nm)0663.54975591.410310563.391820553.763930544.153340524.027850522.11512-2. Transition evergy values(ET)Water(Vol%)ET043.08796548.343761050.747992051.630313052.542184054.560085054.75996고찰이번 실험은 용매 극성에 따른 흡수 스펙트럼의 변화를 관찰하는 실험이다. Betain ET(30)염료를 실험에 사용한다. 이 화합물은 용액의 색이 변해 시각적으로 관찰할 수 있는 것처럼 용매 극성의 작은 변화에도 매우 민감하다. 화합물이 용매에 녹게 되면 전자의 바닥상태와 들뜬상태의 에너지 준위가 바뀌게 된다. 용매의 극성이 증가할수록 들뜬 상태가 내려가고 바닥상태도 내려가는데, 바닥 상태가 더 많이 떨어져서 그로 인해 에너지 간격은 증가한다. 그래서 용매의 극성이 증가할수록 색깔은 초록색에서 파란색, 보라색에서 빨간색으로 바뀌게 되는데 이를 실험을 통해 확인할 수 있었다. 용매의 종류에 따른 실험에서는 극성이 낮은 Ethyl acetate부터 극성이 큰 water까지의 색을 확인할 수 있었는데 찍어둔 사진이 없기 때문에 예비보고서를 보면 색을 확인할 수 있다. water Vol%에 따른 실험에서는 색 확인은 어렵다고 했지만 이론대로라면 물의 양이 증가함(극성이 증가)에 따라 위에서 설명한 것과 같이 색이 바뀌는 것을 볼 수 있을 것이다.용매의 극성이 커짐에 따라서 전이에 필요한 에너지가 더 커진다(단파장으로 이동한다). 흡수 스펙트럼 결과값에서 을 찾으면 식을 통해 transition energy value도 구할 수 있는데, 계산 값을 보면 용매의 극성이 증가함에 따라 의 값 또한 증가하는 것을 확인할 수 있다. 조교님께서 보내주신 논문을 보면 각각에 대한 값이 나와있는데 이를 실험한 값과 비교해보면 용매의 종류에 따른 실험에서는 오차율이 모두 3%미만이었고, Water Vol%에 따른 실험에서는 오차가 앞의 실험에 비해 크게 나왔다. 최대 12.3%까지 오차가 발생했는데, 아세톤과 물의 비율을 맞추는 과정에서 오차가 발생했을 것이라 생각된다.이번 실험을 통해 transition energy value를 구하는 식을 이해하고 식을 통해 값을 얻을 수 있었고 용액의 색상 변화와 transition energy의 연관성도 알 수 있게 되었다.참고문헌Chemical Book, “2,6-DIPHENYL-4-(2,4,6-TRIPHENYL-1-PYRIDINIO)PHENOLATE” Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB4779308.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB4779308.htmChemical Book, “아세톤’, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB3130928.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB3130928.htmChemical Book, “1-propanol”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB9854149.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB9854149.htmChemical Book, “2-propanol”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB8854102.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB8854102.htmChemical Book, “ethyl acetate”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7255315.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7255315.htmChemical Book, “methanol”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7854099.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB7854099.htmChemical Book, “ethanol”, Hyperlink "https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2362508.htm" https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2362508.htmNCIRF, 기기상세정보, “UV-Vis 자외 가시선 분광기”, Hyperlink "https://irf.snu.ac.kr/02_facility/FacilityView.htm?fi_item=51_uvvis" https://irf.snu.ac.kr/02_facility/FacilityView.htm?fi_item=51_uvvisWikipedia, “sovatochromism”, Hyperlink "https://en.wikipedia.org/wiki/Solvatochromism" https://en.wikipedia.org/wiki/Solvatochromism Hyperlink "http://chemed.chem.purdue.edu/demos/main_pages/24.15.html" http://chemed.chem.purdue.edu/demos/main_pages/24.15.html Hyperlink "https://research.cbc.osu.edu/turro.1/wp-content/uploads/2017/02/PolarityofSolvents.pdf" https://research.cbc.osu.edu/turro.1/wp-content/uploads/2017/02/PolarityofSolvents.pdf2020년 2학기 물리화학실험 결과보고서실험제목: 용매 극성에 따른 흡수 스펙트럼 변화

자연과학| 2024.09.23| 4페이지| 2,500원| 조회(94)

실험보고서, 물리화학실험, 실험레포트

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[물리화학실험] 화학평형의 온도 의존성 결과보고서

실험결과1. 흡광도 측정값조교님 값(nm)*************30NaOH1.59651.44151.41551.39641.237325’C0.89180.86290.81850.7730.626935’C1.02220.9890.94850.76970.636345’C1.03081.03591.02250.98690.829355’C1.08641.09181.07421.06070.9218측정 값(nm)*************40NaOH1.34331.12971.06871.05640.921125’C0.83170.83480.74250.59630.424935’C0.84690.84040.76390.61940.423445’C0.95630.98120.91990.77980.57255’C1.08251.1131.05970.93040.70462. 해리도 계산(A: 4-나이트로페놀과 그 음이온이 완충된 상태의 흡광도/: 완전히 해리된 4-나이트로페놀 용액의 흡광도)조교님 값측정 값25’C= 0.598625’C= 0.739035’C= 0.686135’C= 0.743945’C= 0.718645’C= 0.868555’C= 0.757455’C= 0.98523. Ka 계산( 해리도)조교님 값측정 값25’C= 1.4914.E-0725’C= 2.8321E-0735’C= 2.1856.E-0735’C= 2.9049E-0745’C= 2.5540.E-0745’C= 6.6074E-0755’C= 3.1221.E-0755’C= 6.6647E-064. 계산값 정리조교님 값Kaln(Ka)1/T0.59861.4914.E-07-15.71840.0033560.68612.1856.E-07-15.33620.0032470.71862.5540.E-07-15.18040.0031450.75743.1221.E-07-14.97960.003049측정 값Kaln(Ka)1/T0.73902.8321E-07-15.07710.0033560.74392.9049E-07-15.05170.0032470.86856.6074E-07-14.22990.0031450.98526.6647E-06-11.91870.0030495. (문헌값: 20kJ/mol)조교님 값기울기: -2328.8=19.36kJ/mol측정 값기울기: -9917.5=82.45kJ/mol고찰이번 실험은 4-나이트로페놀의 원래 상태와 해리된 상태의 가시광선 흡광 파장의 차이가 크다는 점을 이용하여 해리 상수를 여러 온도에서 구하고 해리 반응의 엔탈피를 구해보는 실험이었다. 우리는 실험에서 KOH대신 NaOH를 사용하였다. NaOH는 염기조건을 만들어주기 위함이기 때문에 정확한 양을 사용하지 않아도 된다. 용액들을 만들고 25, 35, 45, 55’C에서 흡광도를 측정하였다. 흡광도를 측정하면 410~440nm까지의 값을 얻을 수 있는데 410nm의 값을 이용하여 계산한다. 그 이유는 4-nitrophenolate ion이 410nm에서 강한 흡수를 보이는 반면, 4-나이트로페놀은 410nm에서 약한 흡수를 보이거나 흡수를 거의하지 않기 때문이다. 흡광도 측정값을 보면 410nm일 때 값이 가장 큰 것을 확인할 수 있다. 위의 실험결과에서 온도에 따른 Ka를 비교해보면 온도가 올라갈수록 Ka의 값도 커지는 것을 확인할 수 있었다. + 상수 식을 이용하면 x는 , y는 lnKa로 하여 그래프를 그리면 기울기 를 얻을 수 있다. 여기에 -R을 곱해주면 결과적으로 의 값을 얻을 수 있게 되는 것이다. 조교님 값으로 계산하면 19.36kJ/mol을 얻어지고 문헌값 20kJ/mol과 오차율이 3.2%밖에 되지 않는다. 하지만 우리가 측정한 값으로 계산해보니 82.45kJ/mol이라는 굉장히 큰 값이 나왔다. 문헌값과 거의 4배가 차이나는 값이 나와서 결과보고서에 쓰기 민망하지만 둘이 비교해보고 잘못된 원인을 찾아보기 위해 적어놓았다. 왜 이렇게 오차가 크게 나타났는지 생각해보았는데 우선 4-나이트로페놀 용액을 각각 pH7 완충용액과 NaOH용액 100ml가 담긴 부피 플라스크에 넣고 용액을 섞어주어야 한다. 하지만 이미 100ml씩 들어있는 100ml 부피 플라스크라서 흔들어도 잘 안 섞이기 때문에 스포이드로 펌핑해주며 섞었다. 여기서 아마 잘 섞이지 않았을 수 있다. 또 다른 오차의 요인은 온도에 따른 흡광도를 측정해야하는데 컴퓨터가 2대밖에 없어서 기다려야 했기 때문에 항온조에서 꺼내 측정하기까지 온도가 많이 떨어져서 제대로된 값이 측정되지 않았을 것이라 생각된다. 또 다른 이유는 흡광 셀을 잡을 때 빛이 통과하는 흡광셀의 옆면을 손으로 잡아 옆면에 이물질이 묻게 되어 흡광도 측정에 영향을 미쳤기 때문이라 생각된다.비록 우리가 측정한 값이 제대로 된 값은 나오지 않았지만 를 계산하는 과정을 알 수 있었고 의 값이 양수로 나옴에 따라 4-나이트로페놀의 해리반응은 흡열반응이라는 것도 알 수 있었다. 또한 온도가 올라감에 따라 Ka도 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.참고문헌분석화학 제 9판/ Daniel C. Harris/강용철 외 7인 옮김/자유아카데미/2017/p216물리화학실험/대한화학회/청문각/2013/p77~80사이언스올, Hyperlink "https://www.scienceall.com/%EC%98%A4%EC%8A%A4%ED%8A%B8%EB%B0%9C%ED%8A%B8%EC%9D%98-%ED%9D%AC%EC%84%9D%EB%A5%A0dilution-law-of-ostwald/" https://www.scienceall.com/%EC%98%A4%EC%8A%A4%ED%8A%B8%EB%B0%9C%ED%8A%B8%EC%9D%98-%ED%9D%AC%EC%84%9D%EB%A5%A0dilution-law-of-ostwald/[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5662785" 반트호프 식 [van't Hoff equation] (화학백과) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5662785&cid=62802&categoryId=62802" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5662785&cid=62802&categoryId=628022020년 2학기 물리화학실험 결과보고서실험제목: 화학평형의 온도 의존성

자연과학| 2024.09.23| 5페이지| 2,500원| 조회(120)

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[물리화학실험] 이성분 유기 혼합물계의 어는점 내림 측정 결과보고서

실험결과혼합조성나프탈렌p-다이클로로벤젠p-다이클로로벤젠 무게 백분율(%)나프탈렌 몰분율p-다이클로로벤젠 몰분율10.000g6.005g1000.0001.00021.497g4.502g750.2760.72432.248g3.753g62.50.4070.59343.001g3.004g500.5340.46653.745g2.253g37.60.6560.34464.501g1.498g250.7750.2251. 나프탈렌: 0.000g / p-다이클로로벤젠: 6.005g어는점: 326.6K2. 나프탈렌: 1.497g / p-다이클로로벤젠: 4.502g어는점: 307.7K / 공융온도: 303.1K3. 나프탈렌: 2.248g / p-다이클로로벤젠: 3.753g어는점, 공융온도: 303K4. 나프탈렌: 3.001g / p-다이클로로벤젠: 3.004g어는점: 313.8K / 공융온도: 301K5. 나프탈렌: 3.745g / p-다이클로로벤젠: 2.253g어는점: 328.6K / 공융온도: 303K6. 나프탈렌: 4.501g / p-다이클로로벤젠: 1.498g어는점: 338K / 함께 녹는 온도: 302K7.고찰이번 실험은 다른 무게의 이성분 유기분자 혼합물에 대한 온도-조성 도표를 결정하여 보고, 실험적으로 얻어진 상도표를 이용하여 이성분 응축계에 상법칙이 어떻게 적용되는지 알아보는 실험이다. 이성분계의 상법칙은 P+F=C+1=3이고, 결과적으로 세 상이 공존하려면 자유도가 없이 온도가 일정하게 유지되어야 하고, 두 상이 공존하는 경우 자유도는 1이 된다. 이 자유도는 온도나 조성으로 여길 수 있다.순수한 물질의 냉각곡선은 고체가 생기기 시작하면 고체와 액체의 두 상이 존재하고 상의 법칙을 응축 일성분계에 적용하면 자유도는 없다. (F=0) 따라서 액체 전부가 고체로 될 때까지 온도는 일정하게 유지된다. 이는 1번 그래프를 통해 확인할 수 있다. 또한 순수한 p-다이클로로벤젠의 어는점이 53도 정도인데 실험 1번값을 보면 326.6K(53.5도)로 나온 것을 확인할 수 있다. 순수한 p-다이클로로벤젠의 어는점 측정은 만족스러운 결과를 보여준다.이성분계에서는 고체가 생기기 시작하면 전체 계의 비열이 변하고 고체화가 되면서 용융열이 방출되어 냉각 과정이 느려진다. 결정화가 계속 진행되는 동안 액체상에는 나머지 성분이 더욱더 많아지게 되고 결과적으로 어는점은 계속 내려간다. 냉각은 두 번째 고체가 생기는 온도까지 계속된다. 여기서부터는 세 개의 상이 존재하고 자유도는 없고 온도가 일정하게 된다. 이 온도에서 두 고체의 결정은 용융몰에서의 몰농도 비와 같은 비율로 석출된다. 계가 완전히 고체화되면 다시 두 상의 계로 되고 온도는 떨어지기 시작한다. 액체가 있는데서 두 고체가 공존하는 온도를 공융점이라 하고, 용융몰과 두 고체가 공존하는 온도가 공융온도, 이때의 용융상태의 조성을 공융조성이라고 한다. 실험 값을 통해 알아낸 공융온도는 302K정도 되는 것 같다. 각각의 그래프마다 공융온도는 약간씩 다르게 나타나긴 하지만 실험의 오차를 생각하면 동일하다고 볼 수 있을 것 같다. 가끔 새로운 고체상이 나타나기 전에 과냉각이 일어나는 경우가 있는데 위의 그래프를 보면 어는점 직전에 과냉각이 나타난 것을 쉽게 확인할 수 있다.실험결과의 7번 그래프를 보면 두 선이 만나는 점이 공융점으로 이 때의 온도를 공융온도라고 한다. 아래곡선의 추세선을 그어 식을 얻으니 y=-1.5019x+302.98로 얻어졌고 x값이 약 0.395정도에서 만나는 것 같아 이를 대입하니 y값은 302.4K로 나왔다. 위의 실험값 그래프(2~6번)에서 나타나는 공융온도와 비슷한 것도 확인할 수 있었다. 또한 7번 그래프의 화살표와 같이 p-다이클로로벤젠의 어는점이 감소하는 이유는 Molality=용질의 몰수/용매의 질량에서 용질을 나프탈렌, 용매를 p-다이클로로벤젠이라고 생각하면 용매가 줄어들면서 molality가 증가하고 어는점은 T-(m*kf)로 정의되므로 m이 증가할수록 어는점은 내려가게 된다.우리가 했던 실험의 값들이 제대로 나오지 않아 조교님께서 다시 실험을 하여 값을 보내주셨는데 우리가 실험할 때 여러가지 문제가 있었기 때문이라 생각이 든다. 온도를 측정할 때 다른 것을 준비하느라 책상에 충격이 가해져 영향을 미쳤을 수 있고, 시료를 항온조에 너무 오래두었던 것이 문제가 된 것이 아닐까 생각된다. 그래도 조교님께서 실험해주신 값들로 그래프를 그려보고 과냉각, 어는점, 공융온도 등을 확인할 수 있었다.참고문헌물리화학실험/대한화학회/청문각/2013/p53~56[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5827560" 공융점 [eutactic point] (화학백과) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5827560&cid=62802&categoryId=62802" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5827560&cid=62802&categoryId=62802화공열역학소개8판/J. M. Smith외 3인/Mc Graw Hill Education/p68~69레이먼드 창의 일반화학/Raymond Chang &Kenneth A.Goldsby/화학교재연구회 옮김/사이플러스/p515일반화학실험/박영동/자유아카데미/ p54~55[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1275802" 어는점 내림 [freezing point depression, 氷點降下] (두산백과) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1275802&cid=40942&categoryId=32251" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1275802&cid=40942&categoryId=322512020년 2학기 물리화학실험 결과보고서

자연과학| 2024.09.23| 5페이지| 2,500원| 조회(127)

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