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생활 속의 산-염기 분석 예비,결과레포트

1. 실험 제목 : 생활 속의 산-염기 분석2. 실험 날짜 : 2019년 4월 17일 수요일 7,8교시3. 실험 목적 : 산과 염기의 중화 반응을 이용해서 산이나 염기의 농도를 측정한다.4. 실험 이론 내용- 산과 염기는 우리 주변에서 매우 다양하게 존재하고 있으면서 일상 생활과 우리 몸 속의 화학 변화에 중요한 역할을 하고 있다. 브뢴스테드-로우리의 산-염기 이론에 따르면 수소 이온을 내놓을 수 있는 물질을 “산”이라고 하고, 수소 이온을 받아들일 수 있는 물질을 “염기”라고 한다. 아세트산 이외에 염산과 황산, 인산등이 대표적인 산이고, 수산화 나트륨, 수산화 칼슘, 수산화 칼륨, 암모니아 등이 대표적인 염기이다. 산과 염기가 함께 혼합되면 물과 염이 생성되는 “중화 반응”이 일어난다. 산과 염기의 중화 반응은 매우 빠르고 화학량론적으로 일어나기 때문에 중화 반응을 이용해서 수용액 속에 녹아있는 산이나 염기의 농도를 정확하게 알아낼 수 있다. 그런 실험을 산-염기 적정이라고 부른다. 적정 시에는 뷰렛을 사용한다.- 적정을 이용해서 산이나 염기의 농도를 알아내기 위해서는 농도를 정확하게 알고 있는 염기성 용액이나 산성 용액이 필요하다. 정확한 농도를 미리 알고 있는 용액을 표준 용액이라고 한다. 종말점이란 적정 실험에서 중화반응이 완전히 이루어졌다고 판단되는 상태이고 당량점은 반응이 완전히 이루어진 상태이다. 이상적으로는 이 두 점이 일치하지만 여러 불확실도로 인해 실제로는 일치하지 않을 수 있다. 당량점 부근에서는 용액의 pH가 급격하게 변화하고, 이런 특성을 이용하면 당량점을 실험적으로 쉽게 알아낼 수 있다. 지시약을 사용하지 않고 당량점을 알아낼 수 있는 방법은 pH미터를 사용하는 것이다.- 이 실험에서는 0.5M NaOH 표준 용액을 제조한 후, 산-염기 적정을 이용하여 일상생활에서 널리 사용되는 식초와 아스피린에 들어있는 산의 농도를 측정한다. 식초의 신맛을 내는 성분은 아세트산이고, 아스피린은 아세틸 살리실산으로 둘 다 약한 산성을 나타낸다. 이들의 중화반응은 다음과 같다.CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2OC6H4(OCOCH3)COOH + NaOH → C6H4(OCOCH3)COONa + H2O5. 실험 기구 및 시약A) 실험 기구 : 250mL 삼각 플라스크, 25mL 뷰렛, 스탠드와 뷰렛 클램프, 화학 저울, pH 미터, 막자사발, 가열판과 자석 젓게B) 시약 : 식용 식초, 아스피린 정제, 식용 소다 또는 제산제, 0.5M NaOH 표준 용액, 0.5M HCl 표준 용액, 페놀프탈레인 지시약6. 실험 과정실험A. 식초 분석1) 시판되고 있는 식초 10.00mL 를 피펫으로 정확하게 취해서 250mL 삼각 플라스크에 넣고 무게를 잰다.2) 약 40mL의 증류수를 넣은 다음에 페놀프탈레인 지시약 2~3방울을 넣는다.3) 뷰렛에 0.5M 수산화 나트륨 표준 용액을 넣고 적정한다. 페놀프탈레인의 분홍색이 나타나기 시작하면 수산화 나트륨 용액을 조금씩 넣어주면서 용액을 잘 저어준다. 분홍색이 30초 이상 지속된 후 없어지면 수산화 나트륨 한 방울을 더 넣어주고 종말점으로 간주한다.4) 위 실험 과정을 한 번 더 반복한다.5) 시간이 있으면 같은 실험을 pH 미터를 사용해서 반복한다. 수산화 나트륨 용액을 1mL씩 넣으면서 넣어준 수산화 나트륨 용액의 부피와 pH 를 기록하고, pH가 급격하게 변하기 시작하면 수산화 나트륨 용액을 소량씩 넣으면서 pH를 측정한다.실험B. 아스피린 분석1) 아스피린 알약 4~5알을 막자사발에 갈은 다음에 약 2g을 0.001g까지 정확하게 측정해서 250mL 삼각 플라스크에 넣는다.2) 약 50mL의 증류수를 넣고 아스피린이 완전히 녹도록 흔들어 준다.3) 페놀프탈레인 지시약 2~3방울을 넣고 0.5M 수산화 나트륨 표준 용액으로 적정한다.4) 위의 실험을 한 번 더 반복한다.5) 가능하면 같은 실험을 pH 미터를 사용해서 반복한다.실험C. 제산제 분석1) 시판되는 제산제를 막자사발에 갈은 다음 약 1g을 0.001g까지 정확하게 측정해서 250 mL 삼각 플라스크에 넣는다.2) 0.5 M HCl 표준 용액 40mL를 피펫으로 정확하게 측정해서 넣고, 가열판을 이용해서 천천히 가열한다. 용액이 끓어서 튀어나가지 않도록 조심해야 한다.3) 제산제가 완전히 녹은 후에 가열한 용액을 실온으로 식히고 페놀프탈레인 2~3방울을 넣는다.4) 0.5M NaOH 표준 용액으로 적정한다.5) 실험을 한 번 더 반복한다.6) 가능하면 같은 실험을 pH 미터를 사용해서 반복한다.7. 참조1) 아세트산 : 아세트산은 주로 식초에 많이 들어간다. 녹는점은 16.7°C, 끓는점은 118.1°C이다. 물, 알코올, 에테르 등에 잘 녹고 유기 용매에도 잘 녹는다. 반대로 유기 화합물을 녹일 수 있기 때문에 용매로도 사용된다.2) 지시약- 수용액의 pH에 따라 색깔이 달라지는 물질로, 산성과 염기성을 구별하거나 중화 적정 실험에서 중화점을 찾는 데 이용된다.- 지시약의 변색 원리 : 지시약은 그 자체가 약산 또는 약염기이다. 약산인 경우 산과 그 짝염기가 평형을 이루고 있으며, ‘산’일 때와 ‘짝염기’일 때의 색깔이 다르므로 산성과 염기성 용액에서의 색깔이 다르다.3) 중화반응에 사용되는 지시약- 강산을 강염기로 적정하는 경우에는 중화점의 pH는 7이다. 지시약으로는 pH가 급격하게 변하는 구간에 변색 범위가 포함되어 있는 메틸 오렌지 용액과 페놀프탈레인 용액을 모두 사용할 수 있다.- 강산을 약염기로 적정하는 경우에는 중화점의 pH는 7보다 작기 때문에 메틸 오렌지를 사용한다.- 약산을 강염기로 적정하는 경우에는 중화점의 pH는 7보다 크기 때문에 페놀프탈레인을 사용한다. 메틸 오렌지 지시약을 사용하게 되면 중화점 이전에 미리 변색되므로 사용할 수 없다.4) 중화 적정에 사용되는 피펫은 액체의 부피를 정확히 취하여 옮길 때, 뷰렛은 가해지는 표준 용액의 부피를 측정할 때, 부피 플라스크는 정확한 농도의 표준 용액을 만드는 데 사용한다.8. 실험 결과1) 식초의 무게 : 9.93g2) NaOH 표준 용액의 농도 : 0.5M3) 소비된 NaOH의 부피- 뷰렛의 처음 부피 : 0.8mL, 나중 부피 : 22.8mL => | 22.8 ? 0.8 | = 22.0mL4) 소비된 NaOH의 몰수몰농도(M)= {용질(NaOH)의몰수} over {용액의부피} ,용질(NaOH)의몰수=몰농도(M) TIMES 용액의부피THEREFORE 0.5M TIMES 22.0mL=11mmol5) 식초의 몰수 : 중화반응 화학식을 보면 NaOH와 CH3COOH의 몰수비가 1:1이므로 식초의 몰수는 소비된 NaOH의 몰수와 같다. => 11mmol6) 아세트산의 질량아세트산의질량=아세트산의몰수 TIMES 아세트산의분자량=0.011mol TIMES 60g/mol=0.66g7) 식초의 순도식초의순도= {아세트산(g)} over {식초(g)} TIMES 100(%)= {0.66g} over {9.93g} TIMES 100(%)=6.6%8) 오차*절대오차 : |측정값-이론값|=|6.6-6.5|=0.1오차= {|측정값-이론값|} over {이론값} TIMES 100%= {|6.6-6.5|} over {6.5} TIMES 100%=1.5%9. 실험 고찰- 이번 실험 “산 염기 중화적정반응”에 대해 설명하자면, 산의 수소이온과 염기의 수산화이온은 수용액에서 1:1로 반응하여 물을 생성하는 중화반응을 하게 되는데, 이와 같은 산과 염기의 중화반응을 이용하여 농도를 알고 있는 산 또는 염기로부터 농도를 모르는 염기 또는 산의 농도를 구하는 것을 산 염기 중화적정반응이라고 한다. 결론적으로 산 또는 염기의 표준용액을 뷰렛에 넣어서 농도를 알 수 없는 염기 또는 산을 적정함으로써 정량 분석을 하는 실험이라고 보면 된다. 이번에 우리가 한 실험은 식초와 NaOH의 중화 적정실험을 통해 식초의 순도를 알아내는 실험이었다. 뷰렛 안에다가는 0.5M NaOH 표준용액을 넣고, 뷰렛 아래 삼각 플라스크에는 식초 9.93g+증류수 20mL+페놀프탈레인 지시약 4방울을 넣었다. 그리고 NaOH 표준용액을 식초 용액에 조금씩 떨어뜨려 무색이 연분홍색으로 변화되는 지점을 찾는다. 이 지점이 바로 중화점(당량점)이다. 참고로 페놀프탈레인 지시약은 산성에서 무색, 염기성에서 분홍색을 띤다.

자연과학| 2020.06.05| 5페이지| 1,500원| 조회(408)

산염기, 화학, 화학실험, 화학및실험1

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산화 환원 적정 과망간산법 예비+결과레포트

1. 실험 제목 : 산화-환원 적정 : 과망간산법2. 실험 날짜 : 2019년 5월 15일 수요일 7,8교시3. 실험 목적 : 과망간산 칼륨과 과산화수소의 산화-환원 반응을 이용해서 과산화수소 수용액의 순도를 결정한다.4. 실험 이론 내용분자는 양전하를 가진 원자핵들 주위에 음전하를 가진 전자가 구름처럼 분포하고 있는 구조로 되어 있다. 분자 사이에 전자가 옮겨가는 반응을 산화-환원 반응이라고 한다. 이 반응에서 전자를 잃어버리는 분자는 산화되었다고 하고 그 전자를 받아들이는 분자는 환원되었다고 한다. 전자를 내어주어서 다른 분자를 환원시키는 분자를 환원제라고 하고, 전자를 받음으로써 다른 분자를 산화시키는 분자를 산화제라고 한다. 산화-환원 반응은 산-염기 반응과 마찬가지로 정량적으로 일어나기 때문에 시료의 농도를 알아내는 부피 분석법으로 활용될 수 있다. 농도를 정확하게 알고 있는 산화제 또는 환원제의 표준 용액으로 시료를 완전히 산화 또는 환원시키는데 필요한 양을 측정하면 시료에 들어있는 물질의 농도를 알아낼 수 있다. 산화-환원 적정의 종말점은 여러 가지 방법으로 알아낼 수 있다. 일반적으로 화합물이 산화되거나 환원될 경우에는 색깔이 변화되는 경우가 많기 때문에 사용한 산화제나 환원제의 색깔변화로부터 종말점을 직접 알아낼 수 있는 경우도 있고, 산-염기 적정에서처럼 지시약을 사용하기도 하며, 전기적인 방법을 사용하기도 한다. 과망간산 칼륨(KMnO4)은 순수한 상태로 얻기가 어렵고 대부분의 경우에 소량의 이산화망간이 들어있어서 옥살산소듐, 옥살산, 산화비소(Ⅲ), 순수한 철, 모어염과 같은 일차표준물질로 표준화해야만 한다.과망간산 칼륨은 산성과 염기성 용액에서 모두 사용할 수 있지만 산성용액에서 사용하는 경우가 더 많다. 산성용액에서 MnO4?이온은 Mn2+이온으로 환원되면서 시료를 산화시킨다. 산성용액에서 과산화수소와 과망간산 칼륨을 반응시키면 다음과 같은 산화-환원 반응이 일어나면서 MnO4?의 짙은 자주색이 사라진다. 즉, 과망간산 이온과 과산화수소는 2:5의 비로 반응하며, 용액 속의 과산화수소가 모두 산화되어 Mn2+이온이 된 후에는 용액 속에 과망간산 이온의 엷은 자주색이 나타나게 되어서 종말점 결정에 이용할 수 있다.5. 실험 기구 및 시약A. 실험 기구100mL 부피 플라스크, 250mL 삼각 플라스크, 10mL 피펫, 갈색 시약병, 온도계, 50mL 뷰렛, 물중탕 용기(500mL)와 가열판, 화학 저울, 눈금 실린더 100mLB. 시약0.02M KMnO4 표준 용액, 옥살산 나트륨, H2SO4, 3% H2O26. 실험 과정실험 A. 과망간산 칼륨 용액의 표준화1) 순수한 옥살산나트륨 약 0.7g의 무게를 화학저울로 정확하게 측정해서 100mL 부피 플라스크에 넣고, 소량의 증류수로 완전히 녹인 후에 눈금까지 증류수를 채우고 잘 섞어서 표준 용액을 만든다.2) 피펫으로 표준 용액 10mL를 정확하게 취해서 250mL 삼각플라스크에 넣고, 60mL의 증류수와 1:1 황산 5mL를 넣어준다.3) 2번 용액을 200ml 삼각플라스크에 넣고 60ml의 증류수와(메스실린더이용) 1:1 H2SO4 5ml를 넣어준다.4) 삼각플라스크를 온도가 70~80℃ 정도인 믈중탕에 넣어서 잘 흔들어주면서 과망간산칼륨 표준용액이 담긴 뷰렛을 이용해서 적정한다. 과망간산 칼륨을 너무 빨리 넣지 않도록 한다. 삼각플라스크를 흔들어주면 과망간산 칼륨의 엷은 자주색이 없어진다. 그러나 종말점이 가까워지면 색깔이 없어지는 시간이 점점 길어질 것이다. 과망간산 칼륨 용액 한방울을 넣어서 엷은 자주색이 30초 이상 남아있으면 종말점으로 한다.4) 적정실험을 두 번 더 반복해서 과망간산 칼륨 용액의 정확한 농도를 결정한다.실험 B. 과산화수소 용액의 정량1) 3% 과산화수소 수용액 5mL를 정확하게 측정해서 100mL 부피 플라스크에 넣고 증류수를 눈금까지 채운다.2) 이 용액 10mL를 정확하게 취해서 250mL 삼각플라스크에 넣고 약 100mL가 되도록 증류수로 묽힌 다음 1:1황산 10mL를 넣는다.3) 뷰렛에 0.02M KMnO4 표준용액을 넣고, 상온에서 삼각플라스크를 잘 흔들어주면서 적정한다. 실험 A와 같은 방법으로 종말점을 결정한다.4) 적정을 두 번 더 반복해서 과산화수소 용액의 농도를 결정한다.7. 참조1) KMnO4(과망간산 칼륨) : 과망간산 칼륨은 무기 화합물 및 약물이다. 화학식은 KMnO4이며 K+ 와 MnO4- 이온으로 구성되어 있다. 그리고 강력한 산화제이고 물에 녹으면 진한 분홍색이나 자주색을 띤다.과망간산 칼륨은 산화 특성을 이용해 여러 가지 용도로 쓰일 수 있다. 약물로써는 상처와 피부염을 치료하는데 사용된다. 또한 수처리 산업에서 "망간 그린 샌드(Manganese Greensand)" 필터를 통해 우물에서 철분과 황화수소 (썩은 달걀 냄새)를 제거하는 재생 화학 물질로 사용된다.2) 옥살산 나트륨 : 백색의 결정성 분말이며 400℃ 이상으로 가열하면 탄산나트륨과 일산화탄소로 분해된다. 옥살산 나트륨은 옥살산과 수산화 나트륨(NaOH)을 1 : 2의 산 - 염기 몰수비로 중화시켜 제조할 수 있다. 주로 환원제로 작용하며 과망간산 칼륨(KMnO4) 용액의 표준화를 위해 사용된다. 적정 혼합물의 온도는 추가된 모든 과망간산 칼륨이 빠르게 반응할 수 있도록 60°C를 넘게 하는 것이 좋다.3) H2SO4(황산) : 황산은 무색, 무취의 액체로 물에 녹고 발열 반응으로 합성된다. 주로 강한 산성 성질 때문에 부식성이 발생할 수 있으며, 농도가 높을 경우 수분을 감소시키고 다른 물질을 산화시키는 특성을 갖고 있다. 황산은 접촉 시 심각한 화학적 화상과 2차 열 화상을 일으킬 수 있으니 조심해야 한다.황산은 가정용 세정제, 납축전지의 전해액, 다양한 세척제 등 다양한 용도로 이용된다.8. 실험 결과실험A. 과망간산 칼륨 용액의 표준화1) 옥살산 나트륨의 몰농도 : 7g/L ÷ 134g/mol = 0.052mol/L = 0.052M2) 소비된 과망간산 칼륨 용액의 부피 : 41.2mL-35.5mL = 5.7mL3) 과망간산 칼륨 용액의 몰농도 : 과망간산 칼륨과 옥살산 나트륨은 2:5의 비로 반응하므로 계산식을세워보면,{xM TIMES5.7mL } over { 2} = { 0.052M TIMES10mL } over { 5},x=0.036M실험B. 과산화수소 용액의 정량1) 3% 과산화수소의 비중 : 1.01g/mL2) 과산화수소 용액의 부피 : 10mL3) 소비된 과망간산 칼륨 표준 용액의 부피 : (46.2-41.2)mL = 5.0mL4) 과산화수소의 몰농도 : 과망간산 칼륨과 과산화수소는 2:5의 비로 반응하므로 계산식을 세워보면,{0.036M TIMES 5.0mL} over {2} = {xM TIMES 10mL} over {5} ,x=0.045M9. 실험 고찰- 이번 실험은 산화-환원 적정을 하여 최종적으로 과산화수소의 몰농도를 구하는 실험을 했다. 실험에서 사용하는 과망간산 칼륨은 소량의 이산화망간이 들어있어 순수한 상태가 아니므로 옥살산 나트륨을 표준물질로 이용하여 먼저 KMnO4을 표준화시킨 후에 H2O2 용액을 정량하도록 해야 한다. 산화-환원 반응 시에 KMnO4의 MnO4-이온이 환원되면 원래의 짙은 자주색이 사라지게 된다. 무색인 Na2C2O4 용액이나 H2O2 용액에 KMnO4을 계속 떨어뜨리다 보면, 종말점에서는 용액 속에 KMnO4의 엷은 자주색이 나타나므로 이를 이용하여 종말점을 찾는다.

자연과학| 2020.06.05| 3페이지| 1,000원| 조회(258)

화학, 화학실험, 과망간산법, 화학및실험1

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약한 산의 이온화 상수 결정 예비&결과레포트

1. 실험 제목 : 약한산의 이온화 상수 결정2. 실험 날짜 : 2019년 9월 25일 수요일 3,4교시3. 실험 목적 : 약한산이나 염기의 히드로늄 이온농도 또는 pH를 측정하여 이온화 상수인 Ka’ Kb 값을 구할 수 있다.4. 실험 이론 내용- 약한산의 이온화 상수를 결정하기 위하여는 그 용액 중에 이온들의 농도와 이온화되지 않은 상의 농도를 결정하여야 한다. 산의 화학식을 HA로써 표시하기로 하면 수용액 상태에서는 다음과 같은 평형이 이루어진다.HA + H2O ↔ A- + H3O+이 평형상태를 기술하는 평형상수는 다음과 같다.Ka’= [H3O+][A-]/[HA][H2O]이러한 산의 수용액 중에서의 물의 농도는 실질적으로 일정하므로 우리는 다음과 같이 쓸 수 있다.Ka=Ka’[H2O]=[H3O+][A-]/[HA]이 상수 Ka를 산 HA의 이온화 상수(또는 해리상수)라고 부른다. 따라서 용액 중에 존재하는 히드로늄이온(H3O+)의 농도와 A-이온의 농도 및 해리되지 않은 산분자 HA의 농도를 측정하면 이온화 상수 Ka를 계산할 수 있을 것이다. 산의 농도가 매우 묽거나 또는 너무 진하지 않을 경우에는 다음과 같이 물의 자체해리에서 생겨 나오는 H3O+의 농도를 HA에서 생겨나오는 그것에 비하여 무시할 수 있다.H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-이러한 경우, 용액 중에 존재하는 H3O+의 농도와 A-의 농도는 같다고 볼 수 있다. 또 Ka 값이 작은, 약한산의 경우에는 이들 이온의 농도는 해리되지 않고 분자상태로 남아 있는 HA의 농도에 비하여 매우 작으므로 용액 중에 존재하는 HA의 농도는 산의 원래 농도로 대치할 수 있다. 따라서 약한산 HA의 수용액에 대한 Ka를 다음과 같이 나타낼 수 있다.Ka= [A-]^2/[HA] = [H3O+]^2/[HA]용액의 pH는 -log[H3O+]와 같으므로 농도가 알려진 산 HA 수용액의 pH를 측정하면 Ka값을 결정할 수 있다. 산의 이온화 상수 Ka는 모든 평형상수 값이 그러하듯이 온도의 함수이므로 여러분이 결정한 Ka값을 얻을 때의 온도를 알아두어야 한다.5. 실험 기구 및 시약A) 실험 기구 : pH 미터 또는 만능 pH 시험지, 시계접시(4개), 온도계, 200ml 눈금피펫, 100ml 비이커(5개)B) 시약 : 0.10M CH3COOH6. 실험 과정1) 0.01M 아세트산의 수용액을 pH 전극이 충분히 잠길 수 있을 정도로 취하여 pH 전극을 담그고 메타의 눈금을 읽어 pH를 측정한다.2) 다음에는 20ml의 0.01M 아세트산을 취하여 증류수로 묽혀 그 부피를 5배가 되도록 한 다음 pH를 측정한다.3) 또한 농도를 10배로 묽혀 pH를 측정한다.7. 참조1) CH3COOH(아세트산) : 아세트산은 주로 식초에 많이 들어간다. 녹는점은 16.7°C, 끓는점은 118.1°C이다. 물, 알코올, 에테르 등에 잘 녹고 유기 용매에도 잘 녹는다. 반대로 유기 화합물을 녹일 수 있기 때문에 용매로도 사용된다.2) 약산(약한산) : 약산은 산성 물질은 이온으로 분리될 때 H+를 내놓는데 이 정도가 적은 물질이다. 이런 물질은 분해될때 여러가지 부산물들이 같이 나오므로 완벽하게 해리되지 않는다. 대표적인 약산으로는 탄산 (H2CO3), 아세트산 (CH3COOH)등이 있다.8. 실험 결과1) 실험 결과아세트산의 농도0.01 M0.002 M0.001 MpH3.063.613.78[H3O+]8.71 TIMES10 ^{ -4}2.45 TIMES 10 ^{-4}1.66TIMES 10 ^{-4}[CH _{ 3} COO ^{-} ]8.71 TIMES10 ^{ -4}2.45 TIMES 10 ^{-4}1.66TIMES 10 ^{-4}CH _{3} COOH9.13 TIMES 10 ^{-3}1.76TIMES 10 ^{-3}8.34 TIMES 10 ^{-4}Ka8.31TIMES 10 ^{-5}3.41 TIMES 10 ^{-5}3.30TIMES 10 ^{-5}평균 Ka :5.01 TIMES 10 ^{-5}, 온도 : 25°C※ [H3O+] 계산과정pH = -log[H3O+], 10^(pH값)=[H3O+]^(-1), [H3O+]=10^(-pH값)따라서 [H3O+]=> 10^(-3.06) , 10^(-3.61), 10^(-3.78)을 각각 계산하여 값을 적었다.※CH _{3} COOH 계산과정=> 0.01-8.71 TIMES10 ^{ -4}=9.13 TIMES 10 ^{-3} / 0.002-2.45 TIMES 10 ^{-4}=1.76TIMES 10 ^{-3} / 0.001-1.66TIMES 10 ^{-4}=8.34 TIMES 10 ^{-4}※ Ka 계산과정=> Ka=[H3O+]^2/[CH _{3} COOH]을 이용해 각각 계산해주면 된다.※ pKa 계산과정 (pKa=-log[Ka])① pKa= -log(8.31TIMES 10 ^{-5})=4.08 ② pKa= -log(3.41 TIMES 10 ^{-5})=4.47 ③ pKa= -log(3.30TIMES 10 ^{-5})=4.48=> 평균 : 4.34아세트산은 25℃에서 pKa＝4.76이다. 절대오차는 |4.76-4.34|=0.42, 상대오차는{ 4.76-4.34} over { 4.76} TIMES100(%)=8.82% 이다.[문제]① 0.072 M 벤조산 수용액의 H3O+ 이온 농도는2.0 TIMES 10 ^{-3}mole/l이다. 벤조산의 이온화 상수 Ka를 구하라.- C6H5COOH(s) + H2O(l) ? H3O+(aq) + C6H5COO- (aq) 반응식에서 C6H5COO-와 H3O+의 농도는 같다. 그리고 C6H5COOH의 농도는 0.072-2.0 TIMES 10 ^{-3}=0.07 이다.- 벤조산의 이온화 상수 Ka는 (2.0 TIMES 10 ^{-3})^2/0.072-2.0 TIMES 10 ^{-3}=5.7 TIMES 10 ^{-5} 이다.② 25℃에서 0.01M 암모니아 수용액의 이온화도는 4.3%이다. 다음 계산을 하라.A) OH-와 NH4+ 의 농도(mole/L)[OH-] = [NH4+] =0.01M TIMES0.043=4.3 TIMES10 ^{ -4}B) 분자상태로 남아있는 NH3의 농도0.01-4.3 TIMES 10 ^{-4}=0.00957=9.57TIMES 10 ^{-3}C) 암모니아의 이온화 상수(4.30 TIMES 10 ^{-4})^2/9.57TIMES 10 ^{-3}=1.93TIMES 10 ^{-5}9. 실험 고찰- 이번 실험은 약산 중 하나인 아세트산 수용액을 5배, 10배 묽혀 이온화 상수를 측정하였다. 이 실험은 약산, 아세트산이 용매 속에서 균일한 반응을 하여 평형상수에 도달한다는 전제조건을 토대로 진행하였다. 우선 25℃를 실험실의 온도라고 가정하고, pH 7.0을 기준으로 세팅이 되어 있는 pH미터기를 사용하여 pH를 측정하였다.그 후 처음의 아세트산 농도 0.01M로 실험을 진행하고 아세트산을 5배, 10배로 묽혀 0.002M, 0.001M 농도로 실험을 진행하였다. 각각의 pH는 3.06, 3.61, 3.78으로 측정되었고, [H{} _{3}O{} ^{+}], [CH{} _{3}COO{} ^{-}]의 값은 10^(?pH)으로 나타낼 수 있었다. 약산은 이온화가 많이 되지 않아 [HAc], 즉 아세트산의 초기농도를 이용해 이온화 상수를 계산해야겠다는 생각을 할 수 있지만, 미세한 값이라도 실험 결과에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 아세트산의 초기농도에서 [H

자연과학| 2020.06.05| 3페이지| 2,000원| 조회(491)

화학, 화학실험, 화학및실험2, 약한 산의 이온화 상수 결정

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인산의 적정과 완충 용액 예비+결과레포트(계산과정O)

1. 실험 제목 : 인산의 적정과 완충 용액2. 실험 날짜 : 2019년 10월 2일 수요일 3,4교시3. 실험 목적 : 인산의 적정을 통해서 다양성자산의 적정 곡선을 익히고, 완충 용액의 원리와 중요성을 배운다.4. 실험 이론 내용- 산이나 염기를 넣어주어도 용액의 pH가 거의 변화하지 않는 현상을 완충 작용이라고 하고, 이런 특성을 가진 용액을 완충 용액(buffer solution)이라고 한다. 완충 작용을 이해하기 위해서 pH가 5인 용액 몇 종류를 생각해본다, 먼저 0.1M 염산(HCL)을 0.1M 수산화 나르튬(NaOH)으로 적정하는 경우에 대부분의 염산이 중화되고10 ^{-5}M만 남아 있는 경우에 용액의 pH는 5가 된다, 이때 용액 속에 들어있는 수소 이온은 중화되지 않은 염산이 완전히 해리해서 생긴 것이고, 물이 해리되어 생긴 수소 이온의 농도는 무시할 수 있다. pH 5 정도가 되면 당량점에 충분히 가까운 상태이고, 여기에 수산화 나트륨 용액을 한 방울만 넣어도 pH는 급격하게 증가하게 된다. 즉, 센 산인 염산과 센 염기인 수산화 나트륨이 해리할 때 생기는Cl ^{-}와Na ^{+}는 용액의 수소 이온 농도의 변화에 아무런 영향을 미치지 않기 때문에 넣어준 염기의 양에 따라서 용액의 수소 이온 농도가 민감하게 변하게 된다.이제 0.1M 아세트산(CH _{3} COOH, HAc)을 0.1M NaOH로 적정하는 경우를 생각해보자. 아세트산은 약산이기 때문에 물 속에서 완전히 해리하지 않는다. 그래서 염산의 경우와는 달리 0.1M 아세트산의 pH는 2.9이고, 센 연기인 수산화 나트륨을 넣어서 처음에 있던 아세트산의 절반을 중화하면 pH가 4.75가 된다. 따라서 수산화 나트륨을 넣어서 pH 5가 되어도 당량점과는 상당히 멀고, 아세트산과 아세트산이 해리해서 생긴 짝염기인CH _{3} COO ^{-}(Ac ^{-})가 혼합되어 있는 상태가 된다. 센 산을 중화할 때와는 달리 이 용액에 수산화 나트륨을 한 방울 더 넣어도 용액의 수소 이온 농도의액에는 해리하지 않은 약산(또는 약염기)과 염이 해리해서 생기는 짝염기(또는 짝산)가 혼합되어 있다. 약산과 짝염기로 만들어진 완충 용액에 다른 산이나 염기를 넣어주면, 넣어준 산이 해리해서 생긴 수소 이온을 보충하기 때문에 용액의 수소 이온의 농도는 변화가 크게 나타나지 않는다. 아세트산과 아세트산 나트륨을 섞어서 만든 HAc-Ac ^{-}완충 용액을 예로 완충 작용에 대해 좀 더 생각해보자. 물 속에서 아세트산은 아세트산 이온과 다음과 같은 평형을 이루게 된다.HAc(aq)`+`H _{2} O` ?Ac ^{-} (aq)`+`H _{3} O ^{+} (aq) 이 용액에 아세트산 이온을 넣어주면 르샤틀리에의 원리에 의해서 역반응이 진행되어서 아세트산이 만들어지고, 수소 이온의 농도는 감소하게 된다. 마찬가지로 외부에서 넣어준 산에 의해서 용액은 수소 이온 농도가 커지면, 역반응이 진행되어 아세트산이 생기면서 수소 이온 농도의 증가를 줄여준다. 또한 외부에서 염기를 넣어서 용액 속의 수소 이온 농도가 감소하게 되면 정반응이 일어나서 용액 속의 아세트산이 해리됨으로써 수소 이온 농도의 감소를 막아주게 된다. 이처럼 완충 용액에는 외부에서 넣어준 산이나 염기에 의한 수소 이온 농도의 변화를 완충시켜 주는 역할을 할 수 있는 아세트산과 아세트산 이온이 충분히 들어있어야 한다.완충 용액의 pH는 헨더슨-하셀발치 식으로 주어진다.pH``=``pK _{a} `+`log``````````` {[Ac ^{-} ]} over {[HAc]} ` (14-1)여기서K _{a}는 산해리 상수이고,pK _{a}는-log`K _{a}를 나타낸다. 즉, 완충 용액의 pH는 아세트산의 산해리 상수 (1.75` TIMES 10 ^{-5}) 및 아세트산 이온과 아세트산의 농도비에 의해서 결정된다. 산이나 염기를 넣어주어도 아세트산 이온과 아세트산의 농도비가 많이 바뀌지 않기 때문에 완충 효과가 나타난다. 특히 아세트산과 아세트산 이온의 양이 넣어준 산이나 염기의 양보다 훨씬 많을 경우에는 완충 에 pH 7의 완충 용액을 만드는 데에는 적당하지 않다. 자연은 인산(H _{3} PO _{4})과 같은 다양성 자산으로 이 문제를 해결한다. 3개의 양성자를 가지고 있는 인산은 수용액 속에서 아래와 같은 3가지 평형을 이룬다. 이 중에서H _{2} PO _{4} ^{``-}가HPO _{4} ^{```3-}로 해리되는 2차 산해리에 대한pK _{a2}가 7.20이기 때문에 pH 7 정도의 완충 용액을 만드는데에 적당하다.이 실험에서는 NaOH로 인산을 적정하면서H _{3} PO _{4}가 모두 소모되는 제1달량점과H _{2} PO _{4} ^{```-}가 모두 소모되는 제2달량점을 결정하고,H _{3} PO _{4}와H _{2} PO _{4} ^{```-}로 구성되는 완충 영역과H _{2} PO _{4} ^{```-}와HPO _{4} ^{```2-}로 구성되는 완충 영역에 대해서도 조사해본다. 인산의 두 번째 해리 단계인H _{2} PO _{4} ^{```-}의 해리는 매우 독특한 것으로 인산이 유전 정보를 전달하는 DNA의 골격이 되고, 인산의 화합물인 ATP가 모든 생명체의 공통적인 에너지 화폐로 사용되는 이유가 된다.5. 실험 기구 및 시약A) 실험 기구 :100ml 부피플라스크, 100ml 비커, 뷰렛, 20ml 홀 피펫, pH 미터B) 시약 : 0.10 M 인산, 0.10 M 수산화 나트륨, 증류수6. 실험 과정1) 100ml 비커에 피펫으로 0.10 MH _{3} PO _{4} 20ml를 넣고 자석식 젓게로 잘 저어주면서 pH미터를 이용해서 pH를 측정한다.2) 0.10 M NaOH 용액으로 뷰렛을 채우고, “실험 결과”의 표에 지시된 만큼씩의 NaOH 용액을 인산이 담긴 비커에 넣고, pH미터의 눈금이 안정될 때까지 기다려서 pH를 측정한다.3) 시간이 허용되면 한 번 더 반복한다.7. 참조1) 르 샤틀리에의 원리 : 화학에서 르샤틀리에의 원리는 화학 평형 상태 물질의 외부 조건을 변화시켰을 때, 어떤 반응이 일어날지 예측하는 데 사용한다. 이 법 화학 평형 상태를 형성한다는 원리이다.2) 당량점 : 용량분석에서 당량이 같은 적정 물질과 피적정 물질의 두 가지 물질이 반응을 일으키며 화학적 당량에 도달한 점을 당량점이라 하며 중화 반응의 경우에는 중화점이라고도 한다. 쉽게 예를 들면 산에 염기를 가할 경우, 가한 염기의 화학량이 초기 산의 화학량과 같아진 점을 당량점이라 한다.3) 완충 용액 : 완충 용액이란 일반적으로 산이나 염기를 가해도 공통 이온 효과에 의해 그 용액의 수소 이온 농도(pH)가 크게 변하지 않는 용액을 말한다. 완충 용액은 주로 의학용, 실험용으로 쓰인다. 예를 들어 인체의 혈액은 산성도가 높은 음식을 먹어도 pH 농도가 7.3~7.4로 유지되는데, 주로 탄산과 짝염기인 탄산수소이온이 인체의 혈액 pH를 일정하게 조절한다. 또 수영장에서는 박테리아 성장억제와 풀 안정을 위해 약품을 사용하는데 이 약품은 수영장 물의 pH를 변화시키고 또한 불쾌감을 준다. 이때 탄산수소나트륨을 사용하여 수영장 풀의 pH를 7.0~7.6 정도로 유지시킨다.*참고문헌1) 김봉래,김득호 공저, High Top 고등학교 화학II, 두산동아, 198쪽2) 「당량점 [equivalence point, 當量點]」, 『과학포털 사이언스올』, 2017.2.7https://www.scienceall.com/%EB%8B%B9%EB%9F%89%EC%A0%90-equivalence-point-%E7%95%B6%E9%87%8F%E9%BB%9E/, 2019.9.273) 「르샤틀리에 원리[Le Chatelier’s principle, ─原理]」, 『과학포털 사이언스올』, 2017.6.20.,https://www.scienceall.com/르샤틀리에-원리le-chateliers-principle-─原理/?term_slug=science_pedia&sa_term=scidictionary,더해준NaOH(ml)NaOH의 총량(ml)pH더해준NaOH(ml)NaOH의 총량(ml)pH001.823510.58551.8523711.275101.16.2624511.990.521.56.350.5226.421236.552256.782277.013307.443338.248. 실험결과이론적 첫 당량점 pH이론적 두 번째 당량점 pH1) 처음H _{3} PO _{4}의 이론적 pH : (0.1M 일 때) 1.62처음H _{3} PO _{4}의 실제 pH : 1.8상대오차 : {(1.8-1.62)/1.62}x100(%) = 11%2) 첫 당량점 : 약 18.5ml , 첫 종말점 : 20ml (이론값 첫 당량점 : 20ml)두 번째 당량점 : 약 34ml , 두 번째 종말점 : 38ml (이론값 두 번째 당량점 : 40ml)3) pKa 계산값pH``=``pK _{a} `+`log`` {[A ^{-} ]} over {[HA]} `=>[A ^{-} ]와 [HA]가 같을 때 완충 효과가 가장 크므로, 각 완충 용액이 최대인 구간에서의 pH는 pKa와 같다.- 실제 첫 당량점 pH :{pKa1+pKa2} over {2.00} = {2.19+6.55} over {2.00} =5.47, 두 번째 당량점 pH :{pKa1+pKa2} over {2.00} = {6.55+11.99} over {2.00} =9.27* 첫 번째 완충 용액이 최대인 구간 pKa1 : 2.19 / 두 번째 최대인 구간 : 6.55 / 세 번째 최대인 구간 : 11.99- 이론적 첫 당량점 pH :{pKa1+pKa2} over {2.00} = {2.15+7.20} over {2.00} =4.68, 두 번째 당량점 pH :{pKa1+pKa2} over {2.00} = {7.20+12.15} over {2.00} =9.68H3PO4 ? H+ + H2PO4- Ka1 = 7.11×10-3 pKa1 = 2.15H2PO4- ? H+ + HPO42- Ka2 = 6.32×10-8 pKa2 = 7.20HPO42- ? H+ + PO43- Ka3 = 7.1×10-13 pKa3 = 12.15 {|4.68-5.47|} over {5.68} TIMES 100%=16.9%, 두 정하고

자연과학| 2019.12.06| 4페이지| 2,000원| 조회(812)

인산의 적정, 화학및실험2, 인산의 적정과 완충 용액 레포트

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몰입의 즐거움 독후감

flow(플로우)를 follow(팔로우) 하자.(직역 : ‘몰입에 뒤따라가자’, 뜻 : ‘몰입을 하자’)- 저자: 미하이 칙센트미하이, 책제목: 몰입의 즐거움, 출판사: 해냄출판사OO대학교 OO과 OOO우리는 몰입이라는 경험을 해봤을까? 아마 한 번쯤은 꼭 있을 것이다. 나 또한 몰입을 했던 적이 많다. 피아노를 칠 때, 처음으로 본 악보는 하나하나 정확히 치려고 악보에 몰입을 한다. 또한 공부를 할 때, 노래를 들으며 수학 문제를 풀면 어느 순간 노랫소리가 들리지 않고 수학 문제에만 집중을 하게 된다. 이처럼 몰입을 할 수 있는 조건은 목표를 설정해두고 하는 것이다. 확실한 목표가 있다면 그 목표를 달성하기 위해 몰입이라는 것을 할 수밖에 없을 것이다. 본문에 들어가기 전에 몰입이라는 개념을 정리하고자 한다.- 일상 생활에서는 좀처럼 그런 경험을 맛보기가 어렵지만 그 순간에는 느끼는 것, 바라는 것, 생각하는 것이 하나로 어우러진다. 예외적으로 나타나는 이 순간을 나는 ‘몰입(沒入) 경험’이라고 부르고 싶다. ‘몰입’은 삶이 고조되는 순간에 물 흐르듯 행동이 자연스럽게 이루어지는 느낌을 표현하는 말이다. p.44~45 -지금부터 이 책을 읽고 난 뒤의 나의 생각을 정리해보고자 한다.다른 사람과의 경쟁했던 나의 삶나는 초등학생 때부터 다른 사람과 항상 성적 비교를 하며 경쟁하면서 살아왔다. 남들과 비교해서 ‘나는 쟤보다 못해.’라는 생각을 한 적이 있었는데 그럴수록 불행해져만 갔다. 그리고 항상 남과 비교하며 살았고 남보다 공부를 잘 하면 우월감에 빠졌고, 남보다 공부를 못 하면 우울함에 빠졌었다. 확실히 남들과 비교하며 살아가는 것은 불행한 것 같다.시험을 볼 때도 어려운 시험문제가 나오면 ‘망했다. 이번에 성적 잘 받아야 하는데.’라는 생각만 들었다. 그러면서 시험시간에 성적 생각밖에 들지 않았고, 결국에는 좋은 점수를 얻지 못한 채 끝이 난 적이 있었다.이러한 생각은 이 책을 읽고 달라졌다. 우리는 몰입에서 벗어나는 순간 불안감과 초조함으로 목적성을 잃고 방황하게 될 것이다. 그래서 나는 공부를 할 때는 다른 생각은 하지 말고 공부에만 몰입을 해야겠다고 생각했다.- 재능이 뛰어난 학생들 가운데 켈리라는 학생은 또래의 친구들과는 달리 남자 친구나 쇼핑에 별로 관심이 없고 시험 성적에도 연연하지 않았다. p.164 -위의 구절을 읽고 나니까 이제부터라도 다른 사람의 성적과 나의 성적을 의식하지 않고 오로지 공부에만 몰입을 하여 살아가야겠다고 생각했다. 대학교까지 와서 성적을 위해 공부하는 것은 하지 말고, 내 미래 진로를 위해 공부를 할 것이다.일상생활에서 몰입을 했던 경험일상생활에서의 몰입은 다양하게 있다. 일상생활에서의 여가는 TV시청, 음악 감상 등의 수동적 여가가 있고, 게임이나 취미, 운동 등의 능동적 여가가 있다.재미있는 드라마나 영화를 볼 때, 흥미진진한 이야기는 몰입에 잘 빠져들 수 있게 해준다. 또한 친한 친구들과 이야기를 나눌 때, 내 기준에서 이것만큼 시간이 빨리 가는 것은 없을 것이라 생각한다. 그리고 초등학교 1학년 때부터 쳐왔던 피아노는 수없이 많은 몰입 경험을 해보았다. 피아노를 치는 것은 즐겁고 스트레스 해소도 되기 때문에 한 번 피아노를 치게 되면 기본 1시간은 넘어가며 그만큼 몰입이 잘 된다.최근에는 ‘물리’라는 과목에 몰입이 되기 시작했다. 화공생명공학과에 들어갔지만, 고등학생 때 물리를 배우지 않았던 나는 대학교에 와서 진도를 따라가기 바빴고, 이해가 되지 않았던 것이 많았다. ‘물리 과목’에는 수많은 공식이 존재하고, 나는 이 수많은 공식을 무턱대고 외우려고 했었다. 하지만 무턱대고 외우다간 ‘물리’라는 과목에 몰입을 해보지도 못한 채 지나갈 것 같아 개념을 하나하나 이해를 해나갔다. 그렇게 하루에 6시간 동안 ‘물리’ 과목에만 집중하여 공부한 결과, ‘물리’ 과목에 대한 이해도가 높아지면서 (물리가) 재밌어졌고, 지금 현재는 수업시간에 잘 집중하고 이해하며 수업을 듣고 있다.이 이야기를 통해 내가 말하고 싶은 것은 과제와 실력이 균형을 이루면 정신을 체계적으로 집중할 수 있다는 칙센트미하이의 말처럼, 실력(이해도)이 부족한데 과제를 하려고 하면 균형을 이루지 못해 몰입을 제대로 할 수가 없다는 말을 전달해주고 싶었다.이 책을 읽고 느낀 점요즘 들어 급하면서 제일 중요한 것부터 급하지 않으면서 중요하지 않은 것 순으로 일을 처리하고 있다. 이렇게 하게 된 것도 이 책을 보면서부터 시작되었다. 이렇게 생활하니까 삶의 여유가 생기고 바로 다음 날의 과제를 밤을 새어 가며 할 필요가 없어졌다. 하지만 급하면서 제일 중요한 것부터 처리해나가면, 나머지 시간에는 나태해지는 나 자신을 발견할 수가 있다. 이것을 방지하기 위해서는 메모에다가 남는 시간에 할 일을 딱 적어놓아 나태해지지 않도록 주의해야겠다.

독후감/창작| 2019.07.12| 3페이지| 1,000원| 조회(474)

독후감, 몰입의 즐거움, 미하이 칙센트미하이

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