∙ 전문의 종류와 인식 부호- AAXX : 육상관측소의 종관기상 실황전문- BBXX : 해상관측소 종관기상 실황전문- TTAA : 100hPa까지의 고층 지정기압면 자료- TTBB : 100hPa까지의 특이고도 자료- TTCC : 100hPa을 초과하는 지정기압면 자료- TTDD : 100hPa을 초과하는 특이고도 자료∙ 지상일기도- 해면기압을 분포의 중심으로 하여 지상기온,풍향,풍속,날씨 등의 기상상태를한눈에 알 수 있도록 지도 위에 기호로 나타낸 것- 지상일기도를 만들 때 사용되는 가장 대표적인 자료 = 기압 (해면기압 분포를 나타낸 등압선을 중심으로 분석함)- 지상일기도에서 등압선은 일반적으로 4hPa (또는 5hPa)의 흑색 (또는 청색) 실선- 북반구에서 지균풍은 저기압을 왼쪽에 두고 등압선에 평행하게 분다- 풍속은 등압선이 조밀할수록 강함- 일기도에서 등압선은 저기압 중심부근에서 닫힘, 다른 등압선과 교차하지 X∙ 대류응결고도(CCL)- Convection Condensation Level<중 략>빙정설- 0℃ 이하의 구름 속에서 과냉각된 물방울로 된 구름과 빙정이 공존할 때물에 대한 포화수증기압 곡선이 얼음에 대한 포화수증기압 곡선에 비해 높게 나타남- 0°C 이하에서 과냉각 수적은 물방울에 대하여 불포화 상태, 얼음에 대하여 과포화 상태가 됨- 물방울은 증발하여 수증기가 되며, 그 수증기는 빙정에 달라붙어 빙정이 성장→ 얼음 알갱이가 녹으면 비, 녹지 않고 내리면 눈- 빙정설은 찬 비의 생성과정을 설명해줌- 찬 비 : 구름 속에서 빙정에 수증기가 달라붙어 내리는 비중위도, 고위도 지방에서 내림우리나라에서는 한여름을 제외하고 내리는 비가 대부분 찬 비병합설- 구름 속에서 만들어지는 물방울은 그 크기가 다양함- 작은 물방울들은 구름 내부에 그대로 있지만 충분히 커진 물방울은 떨어지면서 작은 물방울과합쳐짐 (큰 물방울이 구름 안에서 1.5㎞ 떨어지면 수백만 개의 작은 물방울과 합쳐짐)→ 이렇게 만들어진 물방울은 매우 무거워 공기가 지탱하지 못하고 땅으로 떨어짐
1. 실험제목 : 산-염기 적정2. 실험날짜 : 2016.11.033. 실 험 조 : 7조4. 실험목표 : 부피 플라스크를 이용하여 특정한 농도의 용액을 제조하고, 중화 적정을 이용해 용액의 농도를 구할 수 있다.5. 실험원리 : 적정(titration)이란 농도를 정확하게 알고 있는 표준 용액을 미지의 용액에 서서히 첨가하여 두 용액 간의 반응이 완전히 이루어졌을 때, 미지 용액의 농도를 구하는 실험이다. 적정에 사용한 미지의 용액과 표준 용액의 부피를 알면 표준 용액의 농도로부터 미지 용액의 농도를 계산할 수 있다.당량점(equivalent point)이란 산이 염기에 의해 완전히 반응되는 점, 즉 염기에 의해 중화되는 이론적인 점을 말한다. 당량점은 흔히 지시약을 플라스크에 조금 넣고 실험하면 알 수 있는데, 지시약의 반응이 색깔 변화로서 나타난다. 지시약에 의하여 색이 변하는 지점을 적정의 종말점(end point)이라 부른다. 지시약들은 종말점 전과 후에 확연히 구별되는 색깔 변화를 보여준다. 가장 보편적으로 사용하는 지시약이 페놀프탈레인이며, 이 지시약은 산성과 중성 용액에서는 무색이나 염기성 용액에서는 붉은 핑크색을 나타낸다. 종말점은 당량점과 매우 유사하며, 사용된 적정 시약의 부피는 뷰렛으로 측정할 수 있다우리는 산과 염기가 당량비로 반응하여 중화된다는 것을 알고 있다. 이러한 중화반응을 이용하여 농도를 알고 있는 산 또는 염기로부터 농도를 모르는 염기 또는 산의 농도를 구하는 것을 중화 적정이라고 부른다. 또한 중화 적정에서의 당량점은 반응한 수소 이온과 수산화 이온의 양이 같아지는 점을 의미한다.만약 농도를 모르는 용액의 몰농도(M)를 계산하려면, 적정하기 전에 시료 용액의 초기 부피를 측정하는 것이 필요하다. 몰농도는 용액 내에 있는 성분의 계산된 몰수를 이 부피로 나눔으로써 알 수 있다. 당량점에서 강산과 강염기가 완전히 중화될 때 H+의 몰수는 OH-의 몰수와 같다.H+의 몰수=nMVOH-의 몰수=n’M’V’이때 n은 산 또는 염기의 가수, M은 몰농도, V는 용액의 부피이다. 따라서 당량점에서 산-염기의 몰수는 같으므로 nMV=n’M’V’의 식으로 쓸 수 있다.6. 실험기구 및 시약 : 50mL 뷰렛 2개, 스탠드, 클램프, 500mL 부피 플라스크 2개, 100mL 삼각 플라스크 3개, 증류수, 전자 저울, 자석 젓개, 자석 교반기, 파라필름, 약수저, 깔때기, 0.200M 염산(HCl) 용액, 수산화소듐(NaOH), 식초, 페놀프탈레인 지시약7. 실험순서 : ? 500mL의 부피 플라스크에 4.00g의 NaOH를 저울에 재어 넣는다. (NaOH는 공기 중에서 빠른 속도로 물과 이산화탄소를 흡수하므로 가능한 한 빨리 재어야 한다.)? 이에 200mL 정도의 증류수를 가하여 완전히 녹인 후 용액을 실온으로 식힌다.? 플라스크에 증류수를 가하여 500mL 표선에 맞게 채우고 파라필름으로 입구를 막아 조심스럽게 흔들어 섞는다.? 깨끗이 씻어 건조된 뷰렛에 제조한 NaOH 용액을 채운다.? 깨끗이 씻어 건조된 또 다른 뷰렛에 미리 표준화된 0.200M HCl 표준 용액을 채운다.? 각각의 뷰렛의 처음 눈금을 0.01mL 단위까지 기록한다.? 100mL 삼각 플라스크에 정확히 15.00mL의 0.200M 염산 표준 용액을 뷰렛으로부터 취한다.? 이에 페놀프탈레인 지시약 2~3 방울을 첨가하고 약 15mL의 증류수로 플라스크 벽을 씻어 내린다. (첨가하는 증류수의 양은 실험 결과에 영향을 미치지 않는다.)? 플라스크를 자석 교반기 위에 올리고, 종말점에 도달할 때까지 0.2M NaOH 용액을 염산 용액에 방울방울 떨어뜨리면서 적정한다. (이때 염기 용액이 산 용액에 들어가는 부분에서는 흐릿한 분홍색이 나타났다가 빠르게 사라진다. 30초 이상 분홍색이 남아있으면 반응은 완결된 것으로 간주한다.)⑩ 종말점에 도달하면 뷰렛의 눈금을 0.01mL 단위까지 읽고 기록해 둔다.⑪ 100mL 삼각 플라스크에 정확히 1.00mL의 식초를 취하여 넣는다.⑫ 이에 페놀프탈레인 지시약 2~3 방울을 첨가하고, 약 15mL의 증류수로 플라스크 벽을 씻어 내린다.⑬ 플라스크를 자석 교반기 위에 올리고, 종말점에 도달할 때까지 표준화된 0.2M NaOH 용액을 아세트산 용액에 방울방울 떨어뜨리면서 적정한다.⑭ 종말점에 도달하면 뷰렛의 눈금을 0.01mL 단위까지 읽고 기록해 둔다.⑮ 실험을 1회 더 반복하여 실시한 후 NaOH 용액과 식초 중의 아세트산 용액의 평균 몰농도를 구한다.8. 실험 결과 및 계산① NaOH 용액의 표준화실험1실험2HCl의 부피[mL]1515HCl의 몰농도[M]0.200적정에 사용된 NaOH의 부피[mL]15.2515.85NaOH의 몰농도[M]0.1970.189NaOH의 평균 몰농도[M]0.19315.00mL의 표준화된 0.200M 염산 용액을 적정하기 위하여 첨가된 NaOH 용액의 평균 부피가 15.25mL이었다면 사용한 NaOH의 농도는 0.197M이다.nMV`=`n ^{'} M ^{'} V ^{'}1 TIMES 0.200M TIMES 15.00mL`=`1 TIMES M ^{prime } TIMES 15.25mLM ^{'} `=`0.197M15.00mL의 표준화된 0.200M 염산 용액을 적정하기 위하여 첨가된 NaOH 용액의 평균 부피가 15.85mL이었다면 사용한 NaOH의 농도는 0.189M이다.
1. 실험제목 : 용액의 제조 및 표준화2. 실험날짜 : 2016.10.203. 실 험 조 : 7조4. 실험목표 : 부피 플라스크를 이용하여 특정한 농도의 용액을 제조하고, 표준 용액을 사용한 검정과정을 거쳐 표준화할 수 있다.5. 실험원리 : 부피 플라스크는 일정한 양의 액체를 정확히 취할 수 있도록 눈금이 새겨진 플라스크로 흔히 일정한 농도의 용액을 만들 때 사용된다. 부피 플라스크는 플라스크의 목에 표시된 선(표선)의 중심과 메니스커스의 밑 부분이 일치할 때, 특정 부피의 용액이 담기도록 눈금이 새겨져 있다. 대부분의 플라스크는 “TC 20℃”라고 표시되어 있는데, 이것은 20℃에서 표시된 부피가 담겨지도록 눈금이 새겨져 있다는 것을 의미한다. 특정한 농도의 용액을 제조하기 위하여 우선 용질의 양을 정확히 측정하여 소량의 용매에 녹인 후 플라스크에 넣고 용매를 표선까지 채운다. 이때 메니스커스를 정확히 맞추기 위해 스포이트나 피펫을 사용하는 것이 좋다. 플라스크는 일정한 온도에서 사용하도록 되어 있으므로 균일한 용액이 되도록 섞을 때에는 용질을 녹이기 위하여 플라스크를 가열해서는 안 된다.부피 플라스크를 사용하여 제조된 용액은 표준용액을 사용한 검정 과정을 거쳐 표준화한다. 표준 용액은 정량 분석의 기준 용액으로 사용되는 것으로서 시료를 분석하기에 앞서 반드시 그 농도가 정확히 알려져 있어야 한다. 그렇게 하기 위해서 해당하는 순수한 물질을 정확히 질량을 측정하여 일정부피의 용액으로 제조한다. 일반적으로 정확한 질량 측정이 가능한 순수한 물질을 찾아 정확한 농도의 용액을 만들고, 이것을 대략적인 농도로 조제해 놓은 표준 용액으로 적정하여 그 적정량으로부터 표준 용액의 농도를 정확하게 계산하는 방법을 사용한다. 이와 같이 표준 용액의 실제 농도를 결정하는 과정을 표준화라고 하며, 표준화에 사용되는 순수하고 일정한 조성을 갖고 있는 물질을 표준 물질이라고 한다. 표준 물질에는 1차 표준 물질과 2차 표준 물질이 있으며 1차 표준 물질은 다음과 같은 조건을 가지고 있어야 한다.? 순수해야 한다.? 흡수, 풍화, 공기 산화 등의 특성이 없고, 장기 보관에 따른 변질이 없어야 한다.? 정량적인 화학 반응이 진행되어야 한다.? 가능한 한 1몰의 질량이 커서 질량 측정의 오차를 최소화할 수 있어야 한다.이때 사용하는 물질이 1차 표준 물질이다. 1차 표준 물질에는 프탈산수소포타슘, 아이오딘산수소포타슘, 염산, 술포살리실산염, 설파민산, 트리스(하이드록시메틸)아미노산메테인, 산화수은과 같은 것들이 있다.NaOH는 산-염기 적정에 가장 많이 사용되는 물질 중의 하나이다. 특정한 농도의 NaOH 용액을 제조하고자 할 때, NaOH의 조해성 때문에 질량을 정확하게 측정하기 어려워서 NaOH 용액의 농도는 정확하지 않다. 이때 NaOH 수용액의 농도를 정확하게 알기 위하여 1차 표준 물질로 표준화를 한다.용매(녹이는 물질 : 물) + 용질(녹는 물질 : NaOH(수산화소듐)) = 용액 = 균일 혼합물6. 실험기구 및 시약 : 100mL 부피 플라스크 1개, 100mL 삼각 플라스크 3개, 50mL 뷰렛 1개, 100mL 눈금 실린더 1개, 자석 젓개, 자석 교반기, 전자저울, 약수저, 깔때기, 파라필름, NaOH, 프탈산수소포타슘, 페놀프탈레인 지시약, 증류수7. 실험순서 : ? 100mL 부피 플라스크에 증류수 약 30mL를 넣는다.? 0.4g의 NaOH를 100mL 부피 플라스크에 넣어 녹인다.(이때 열이 발생하므로 주의한다.)? 표선까지 증류수를 채운 뒤, 파라필름으로 입구를 막고 거꾸로 잡고 잘 흔들어0.100 M NaOH를 제조한다.? 건조된 50mL 뷰렛에 제조한 0.100 M NaOH 수용액을 채운다.? 건조용기에 보관된 1차 표준 물질 급의 프탈산수소포타슘 0.2g을 정확히 측정하여 100mL 삼각 플라스크에 넣고 증류수 25mL를 넣어 완전히 녹인다.? 프탈산수소포타슘 용액에 페놀프탈레인 지시약 2~3 방울을 첨가하고 자석 젓개를 넣은 뒤 교반기 위에 올린다.? 종말점에 도달할 때까지 0.1 M NaOH 용액을 프탈산수소포타슘 용액에 방울방울 떨어뜨리면서 적정한다. (종말점에 도달하면 프탈산수소포타슘 용액이 산용액에 들어가는 부분에서는 흐릿한 분홍색이 나타났다가 빠르게 사라진다. 30초 이상 분홍색이 남아있으면 반응이 완결된 것으로 간주한다.)
1. 실험제목 : 실험 기구의 검정2. 실험날짜 : 2016.09.223. 실 험 조 : 7조4. 실험목표 : 증류수의 밀도를 이용하여 검정된 증류수의 부피를 구할 수 있다.5. 실험원리 : 일반적으로 용액의 부피는 눈금 실린더로 측정한다. 원통형의 유리로 되어 있는 눈금 실린더의 바깥 표면은 일정한 간격으로 눈금이 새겨져 있으며, 액체 시료를 실린더 속에 부은 후 액체 표면의 위치를 관찰하여 부피를 측정한다. 액체와 유리 표면 사이의 상호작용으로 인하여 실린더 속의 액체는 메니스커스를 형성한다. 물은 응집력보다 부착력이 강해서 아래로 볼록한 메니스커스를 형성하기 때문에 메니스커스의 가장 낮은 부분을 읽어야 한다. 유리 기구 속의 액체 높이를 읽을 때에는 눈높이를 액체의 맨 위쪽과 같은 높이가 되도록 맞추어야 한다. 대부분의 측정 기구들이 그러하듯이 메니스커스의 위치가 특정한 눈금에 일치하지 않을 경우에는 내연장법에 의해 두 눈금을 가상으로 10등분하여 메니스커스의 위치를 결정하여야 한다. 메니스커스의 정확한 위치를 측정하기 위해서는 흰색 종이에 일부분 검은색을 칠해 배경으로 사용하면 도움이 된다. 흰색과 검은색의 경계를 메니스커스와 일치시키면 메니스커스의 높이를 보다 쉽게 읽을 수 있다.화학 실험실에서 사용하는 대부분의 유리 기구는 온도에 따라 부피가 변한다. 유리 기구 제조회사에서는 특정 온도에서의 부피만을 기구에 표시한다. 따라서 높은 정확도의 실험 결과를 얻고자 할 때, 유리 기구는 표준 물리량에 의해 검정되어야 한다. 일반적으로 화학 실험실에서 유리 기구를 검정하기 위해 증류수의 밀도를 이용한다. 기구에 들어 있거나 옮겨진 증류수의 질량을 측정한 다음, 이의 밀도를 이용하여 질량을 부피로 환산함으로써 검정할 수 있다. 측정된 증류수의 질량을 그 온도에서의 증류수의 밀도로 나누면 검정된 증류수의 부피(Vcal)가 얻어진다. 예를 들어 20℃에서 증류수의 질량이 19.981g으로 얻어졌다면 밀도 0.99821g/mL로부터 부피(Vcal)는 다음과 같이 얻어진다.V _{cal} `=` {19.981g} over {0.99821g/mL} `=`20.017mL6. 실험기구 및 시약 : 100mL 눈금 실린더, 전자저울, 온도계, 증류수7. 실험순서 : ? 건조된 100mL 눈금 실린더의 질량을 전자저울로 측정한다.? 눈금 실린더에 증류수 약 20mL를 눈금에 맞춰 넣는다.? 증류수를 포함하고 있는 실린더의 질량을 측정한다.? 약 20mL씩 증류수를 추가로 첨가하면서 실험을 반복한다.? 실험실의 온도를 측정하여 기록한다.? 측정한 증류수의 질량과 부피 및 측정 온도에서의 증류수의 밀도로부터 실제 부피를 계산한다. (증류수의 밀도는 부록의 표를 이용하여 내연장법으로 구한다.)? 같은 방법으로 실험을 2번 더 반복한다.8. 실험 결과 및 계산? 1차 실험 결과실험1실험2실험3실험4실험5빈 실린더의 질량(g)99.3실린더 + 물의 질량[g]120.5140.5155.3174.2194.8물만의 질량[g]21.241.25674.995.5관찰된 물의 부피[mL](= 겉보기 부피)20406080100실험 온도[℃]24물의 밀도(문헌값)[g/mL]0.99730물의 검정된 부피[mL](= 참부피)21.2541.3156.1575.1095.75보정값[mL](참부피-겉보기부피)1.251.31-3.85-4.90-4.25? 2차 실험 결과실험1실험2실험3실험4실험5빈 실린더의 질량(g)99.3실린더 + 물의 질량[g]120.1140.7160.7181.2200.9물만의 질량[g]20.841.461.481.9101.6관찰된 물의 부피[mL](= 겉보기 부피)20406080100실험 온도[℃]24물의 밀도(문헌값)[g/mL]0.99730물의 검정된 부피[mL](= 참부피)20.6541.5161.5682.12101.87보정값[mL](참부피-겉보기부피)0.651.511.562.121.87? 3차 실험 결과실험1실험2실험3실험4실험5빈 실린더의 질량(g)99.3실린더 + 물의 질량[g]120.8140.6160.9181.1201.4물만의 질량[g]21.541.361.681.8102.1관찰된 물의 부피[mL](= 겉보기 부피)20406080100실험 온도[℃]24물의 밀도(문헌값)[g/mL]0.99730물의 검정된 부피[mL](= 참부피)21.5541.4161.7682.02102.37보정값[mL]