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기체의몰질량예비

기체의 몰질량실험날짜 : 2017.11.08분반각조 수요일 3시 2조이름 : 김찬규담당교수 : 김은희1.실험제목기체의 몰질량 측정2.실험목표원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 그래서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 상대적인 방법을 이용한다. 그중 가장 간단하게 몰 질량을 측정하는 방법은 상태방정식을 이용하는 것이다. 이번실험에선 이상기체 상태 방정식을 이용해서 쉽게 증발하는 기체의 몰 질량을 측정해본다.3.실험이론 및 원리1. 몰: 몰(mole, 기호: mol)은 물질의 입자의 수를 나타내는 국제 단위계의 기본 단위이다. 통상적으로 '입자'란 분자로 이루어진 물질의 경우 분자, 혹은 결정 따위의 경우 실험식의 단위 따위를 일컬으며, 때로는 전자, 광자 등의 수를 나타내기도 한다. 거시적 계의 입자수는 직접적으로 측정하기 어렵고, 또 측정하더라도 너무 크기 때문에, 편의상 물질량이라는 새로운 측정량을 도입한다. 1 몰은 12g에 해당하는 탄소-12 원자의 물질량으로 정의한다. 1 몰에 해당하는 입자의 수는 아보가드로 수라고 부르며, 약 6.022×1023이다.용액의 농도를 몰 수를 이용하여 표시할 수 있는데, 몰랄농도는 용매 1 킬로그램 속에 들어 있는 용질의 몰 수이며, 몰농도는 용액 1 리터 속에 들어 있는 용질의 몰 수이다.2. 몰 질량: 몰 질량이란 어떤 원자나 분자 또는 화학식 단위 1mol의 질량의 단위라고 볼 수있다.즉 1mol에 해당하는 분자의 수는 6.022×10의23승개 인데, 1mol의 질량은 분자량에 g단위를 붙인 것과 같아진다. 여기서 1mol의 질량을 몰 질량이라고 한다. 예를 들어 xmol에 해당하는 분자의 총 질량이 yg이었다면 몰 질량은 y/xg이 된다.3. 이상기체: 이상기체란 기체 분자 간 인력 반발력이 무시되고, 기체 분자 자체의 부피는 없으며 모든 기체 분자가 완전 탄성충돌을 한다는 가정 하에 존재하는 가상의 기체이다. 이상기체는 임의 온도와 압력 아래에서 다음 가정들로부터 유도되는 관계를 따른다.① 어떤 한 기체는 많은 동일한 분자들로 구성된다. '많다'라는 표현은 개개의 분자들의 경 로를 추적할 수 없다는 것을 의미한다.② 분자들은 뉴턴의 운동법칙을 따른다.③ 분자 자체만의 총 부피는 기체 전체가 차지하는 부피 중에서 무시할 수 있을 만큼 작은 부분이다. 즉, 분자의 부피는 무시한다.④ 모든 분자의 운동은 무작위적(random)이다. 즉, 각각의 분자들은 각각의 운동방향과 속 력을 가지고 운동한다.⑤ 분자들은 서로 상호작용하지 않으며, 분자와 용기 벽면의 충돌은 완전탄성충돌이라 가정 한다.이러한 가정하에서는 기체의 상태변화를 기술하는 것이 비교적 간단하다. 그래서 열역학에서는 실제기체를 대상으로 이상적인 고찰을 하는 경우가 많다. 그러나 실제기체는 구성분자의 부피가 0이 아니고, 분자끼리 상호작용을 하므로 위 이상기체의 가정과는 다르게 움직인다. 하지만 압력이 충분히 낮고 온도가 높은 경우에는 실재기체도 이상기체와 비슷한 현상을 나타낸다. 실제로 대기압(대기압은 약 1기압이며 이는 충분히 낮은 압력으로 간주할 수 있다)에서 많은 기체가 이상기체와 유사한 움직임을 보이므로 실제기체를 표현하는데 이상기체의 법칙을 이용해도 큰 무리가 없다.이상기체 법칙은 다음과 같으며, 이상기체는 이상기체 법칙을 따른다.' PV = nRT 'P는 압력, V는 부피, n은 기체의 몰수, R은 기체상수로서 8.3145J/mol·K, T는 절대온도이다.?질량부피분자간 인력 반발력충돌 형태실제기체있다있다존재한다비탄성 충돌이상기체있다없다존재하지않는다.완전탄성충돌?4. 이상 기체 상태 방정식: 이상기체 상태방정식을 이해하기 위해서 먼저 보일의법칙과 샤를의법칙 그리고 아보가드로의 법칙에 대해 이해하여야 한다.① 보일의 법칙: 보일의 법칙은 압력의 변화에 따른 기체 부피 변화에 대한 법칙이다. 즉 일정온도에서 일정량의 기체부피는 압력에 반비례한다. 예를 들어 기체 압력이 a배가 되면 기체의 부피는 1/a배 (일정온도에서)가 된다는 것을 의미한다. 보일의 법칙을 식으로 나타내면'PV=K' (P는 압력 V는 부피 K는 상수)일정한 온도에서 용기가 밀폐되어 있으면 기체의 부피가 1/a이 되어도 기체의 분자수는 변하지 않는다. 그러므로 단위부피당 들어잇는 분자수가 a배가 되어 용기의 벽면에 충돌하는 기체분자의 수 역시 a배로 증가한다. 이때 기체분자가 벽면에 미치는 힘의 크기도 a배가 되므로 기체의 압력이 x배가 된다.?② 샤를의 법칙: 샤를의 법칙은 온도변화에 따른 기체의 부피변화에 대한 법칙이다. 섭씨의 관점으로 보았을 때 온도가 1℃상승할 때 마다 기체의 부피가 0℃일때의 1/273배씩 증가한다. 이것을 절대온도 K의 관점에서 보면 일정한 압력에서 일정량의 기체의 부피는 절대온도에 비례한다라고 할 수 있다. 이를 식으로 나타내면 ..V/T=K(V는 부피, T는 절대온도, K는 상수)일정한 압력에서 기체의 온도를 높이면 기체분자의 평균운동에너지가 증가하여 기체분자들의 움직임이 빨라지고 기체분자가 용기의 벽면에 충돌하는 세기와 횟수가 증가하므로 기체의 압력이 증가한다.?③ 아보가드로의 법칙: 아보가드로의 법칙은 분자수와 기체부피간의 관계에 대한 법칙이다. ‘같은 온도와 압력에서 기체들은 그 종류에 상관없이 일정한 부피속에 같은 개수의 분자가 존재한다.’는 법칙이다. 이것은 분자의 개수 즉 몰수가 증가하면 기체의 부피 또한 그에 비례하여 증가한다는 것을 의미한다. 이를 식으로 나타내면V/n=K(V는 부피,n은 몰수, K는 상수)?이제 위에서 살펴본 세가지 법칙을 통해 일반적인 기체에 대한 방정식을 유도 할 수 있다.①에서 V는 P에 반비례하고 ②③에서 V는 n과 T에 비례함을 알았다. 그리고 등식을 위해 K에 대해 정리하면, V=knT/P식이 유도된다. 이때 K의 값을 정의해야하는데 0℃ 1기압에서 기체 1mol의 부피는 항상 22.4L라는 사실을 이용하여 K의 값이 약 0.082atmL/molK 임을 알 수 있다. 이 상수를 기체상수라 하며 R이라고 나타낸다. 그리고 몰질량의 개념을 이용하여 n을 다르게 표현하면 n=W/M으로 나타낼 수 있다. 이것을 위의 식에 대입하면 이상기체상태방정식을 얻을 수 있다.PV=nRT=(W/M)*RT이식에서 M에 대해 정리하면 M=WRT/PV이다.이것은 기체의 질량과 기체의 온도 압력 부피 그리고 기체상수 R을 알고 있으면 그 기체의 몰 질량을 구할 수 있다는 것을 의미한다.

자연과학| 2017.11.29| 6페이지| 1,000원| 조회(354)

실험보고서, 이상기체, 몰 질량

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선 스펙트럼 예비 보고서

원소의 선 스펙트럼실험날짜 : 2017.11.1분반각조 수요일 3시 2조이름 : 김찬규담당교수 : 김은희1.실험제목: 수소의 선 스펙트럼2.실험목표:수소의 선스펙트럼을 관찰하여 빛의 발생 원리와 물질의 양자화된 에너지 상태를 이해한다.3.실험이론 및 원리플랑크와 아인슈타인의 이론플랑크(Planck)는 1900년에 가열된 표면에서 방출되는 열 복사는 양자(quanta)라 불리는 불연속적인 에너지 덩어리라는 가설을 세웠다.이러한 양자의 에너지는 아래와 같이 나타낼 수 있다.?v는 복사의 주파수h는 플랑크 상수(planck constant, h=6.625×10^-34?J-s).그리고 아인슈타인(Einstein)은 1905년에 파동인 빛의 에너지도 덩어리나 묶음 형태라 제안하고 광전 효과 실험을 해석하였다.이러한 입자 같은 에너지 덩어리를 광자(photon)라 하고 에너지는 E=hv로 표시한다. 따라서 충분한 에너지를 갖는 광자는 물질 표면에서 전자를 떼어낼 수 있으며, 물질의 일 함수를 제외한 여분의 광자 에너지는 광전자의 운동 에너지로 바뀐다. 이러한 광전 효과는 광자의 불연속적인 본성을 보여주며 빛의 파동-입자 성질(빛의 이중성)을 나타낸다. 광전자의 최대 운동 에너지는 아래와 같이 표현된다.?여기서 hv는 입사되는 광자의 에너지이며,hv0는 표면에서 전자를 떼어내는데 필요한 최소 에너지, 즉 일 함수이다.보어(Niels Bohr)의 원자 모형은 수소 원자를 이루고 있는 물질이 양성자 한개와 전자 한개로 이루어 졌다는 기본 개념에서 시작된다. 보어는 수소 원자가 가운데 양성자를 중심으로 그 주위를 전자가 돌고 있다고 설명하였다.여기서 주목해야 할 점은 전자의 양성자를 중심으로 한 궤도가 특정하게 ?정해져 있다는 것이다. 전자의 궤도는 전자의 공전에 의한 에너지와 직접적인 관련이 있다. 궤도가 특정하게 정해져 있다는 것은 수소가 전자의 공전에 의해 가질 수 있는 에너지가 특정하게 정해져 있다는 말과 같으며 그 에너지의 값이 연속적이지 않고 확연히 구분되는 값을 가짐을 말해준다.보어는 이 전자의 특정 궤도를 전자껍질(Shell model of the atom)로 묘사하였고 전자의 궤도와 껍질은 중심에서 가까운 순서대로 n=1,2,3,4,5……로 번호를 매겼다. 특히, n=1로 가장 낮은 에너지를 가진 원자의 상태를 바닥상태(ground state), 혹은 기저상태라고 부른다.※ 보어 전자모형의 핵심은 에너지를 설명하는데 있다. 다음글에서 수소원자의 전자가 가질 수 있는 에너지와 Rydberg formula를 말한다양자(Quantam)는 사전 정의에 의하면 "어떤 물리량이 연속갑을 취하지 않고 어떤 단위량의 정수배로 나타내는 불연속 값을 나타낼 경우 그 단위량을 나타냄" 이다. 여기서 핵심이 되는 단어는 "불연속" 이다. 첼로와 피아노를 예로 들어 보겠다. 첼로의 경우 선 하나로 연속적인 음을 나타낼 수 있다. 그러나 피아노는 도레미파솔라시도 이렇게 음이 불연속적이다. 기타의 경우도 마찬가지이다. 이 예를 통해 양자의 사전적 의미중에서 " 단위량의 정수배로 나타내는 불연속 값" 을 이해할 수 있다. 정수는 1,2,3,4,..... 이기 때문에 불연속적이다.양자화(Quantamized)는 쉽게 말하자면 "불연속화" 라고 말할 수 있다. 뒤에 원자의 에너지 준위에 대해 배우는데 n=1,2,3,4... 이렇게 에너지 준위는 불연속 즉 양자화돼 있다.그렇다면 수소의 경우 왜 불연속적인 스펙트럼 즉 선 스펙트럼이 나타내게 될까?먼저 수소 기체 시료에 높은 에너지의 전기 방전을 일으키면 수소 기체는 그 에너지를 흡수하여 H-H결합이 끊어진다. 결합이 끊기면 에너지가 방출된다.("들뜬다"라는 표현 사용) 이 에너지는 전자기 복사의 형태로 프리즘을 통과하여 불연속적인 선 스펙트럼을 나타낸다. 선 스펙트럼이 불연속적이라는 말은 "에너지 준위가 불연속적" 이라는 사실을 알려준다. 만약 에너지 준위가 연속적이라면 연속적인 연속스펙트럼을 나타내게 될 것이다.

자연과학| 2017.11.29| 4페이지| 1,000원| 조회(244)

실험보고서, 광원, 선 스펙트럼

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반응엔탈피와 헤스 법칙 예비 평가A+최고예요

반응엔탈피와 헤스 법칙실험날짜 : 2017.10.18분반각조 수요일 3시 2조이름 : 김찬규담당교수 : 김은희1.실험제목: 반응엔탈피와 헤스의 법칙2.실험목표: 대부분의 경우에 화학반응이 진행되면 주위에서 열을 흡수하거나 주위로 열을 방출하게 된다. 그래서 이번실험을 함으로써 산과 염기의 중화반응을 이용하여 엔탈피가 상태함수임을 확인하고, 이를 통해서 헤스의 법칙 및 반응열, 생성열에 대해 알아보려고 한다.3.실험이론 및 원리“우주의 에너지는 일정하다.”는 열역학 제 1법칙은 ‘에너지’와 ‘엔탈피’라는(U, H)열역학적 양을 정의한다. 여기서 엔탈피(H)란 물질자체에 포함된 고유한 에너지로 열함량 이라고도 한다..열역학 제 1법칙수식 → E = Q - W (E=내부에너지, Q=계에 흡수되는 열, W=계가 한일) 계가 열 Q를 흡수하면 내부에너지는 증가하고 방출하면 내부에너지는 감소한다. 그리고 계가 일을 하면 내부에너지는 감소하고 계가 외부로부터 일을 받으면 내부에너지는 증가한다엔탈피열역학의 상태관수의 일종. 계의 내부에너지를 U, 압력을 P, 체적을 V로 했을 때 엔탈피 H는 H＝U+PV로 정의한다. 계의 상태가 변화했을 때, 계 전체의 에너지 변화는 계 내부의 에너지 변화와 체적변화에 따른 에너지 변화의 합이라는 것을 나타내고 있다. H의 변화는 dH＝dU+PdV+VdP로 표시하고, 화학반응에서 많이 볼 수 있는 전압변화 에서는 dP＝0이므로 dH＝dU+PdV가 된다. 열역학 제 1법칙에서는 dU＝δq-PdV(δq는 변화과정에서 계가 흡수한 열량)가 주어지므로 dH＝δq가 되고 정압변화에서는 흡수한 열량이 엔탈피 변화량이 된다. 또 고체나 액체에서는dV＝0이므로 dH＝dU가된다.상태함수물질계의 거시적 상태를 특징짓는 것. 계의 상태에만 의존, 현재 상태에 도달하기까지의 경로. 즉 과정에는 무관한 것.예를 들면 엔탈피는 상태함수이다. 한 계가 가열, 냉각, 팽창, 압축 등에 의해 어떤 최초상태 에서 최종상태로 되었을 때, 엔탈피 변화는 최초와 최종상태에만 의존하고 그들 사 이에 수반되는 특별한 경로에는 무관하다. 그래서 ?H=H2-H1으로 나타낼 수 있다.∴ 상태함수는 상태에만 의존하고, 경로에는 무관하다.헤스의 법칙(Hess's law)화학적 또는 물리적 변화가 일어날 때 어떤 경로를 거쳐 변화가 일어나든지 관계없이 반응에 관여한 총 열량은 보존된다는 법칙이다. 이는 화학 반응에서 열의 출입을 나타 낼 때 사용되는 엔탈피가 반응경로와 상관없이 반응 전 후의 상태에 의해 결정되는 상 태함수이기 때문이다. 헤스의 법칙이 유용한 이유는 간단한 계산을 통하여 실험적으로 직접 측정할 수 없는 반응의 엔탈피를 구할 수 있기 때문이다.유의할 점엔탈피가 크기성질이기 때문에 계수의 변화만큼 반응 엔탈피도 변화하게 된다.어떤 반응의 엔탈피 변화를 ?H로 놓으면 역반응의 엔탈피 변화는 -?H가 된다.반응열어떤 반응을 할 때 방출하거나 흡수되는 열로, 반응물의 에너지와 생성물의 에너지의 차이이다. 즉, 화학반응은 일반적으로 열의 출입을 수반하는데, 어떤 반응계가 화학반응에 수반하여 방출 또는 흡수하는 열을 말한다. 반응열이 방출될 때를 발열반응, 흡수될 때를 흡열반응이라고 한다. 보통 열화학 반응식에서, 발열반응인 경우에는 우변에 양의 값으로 나타내고, 흡열반응인 경우에는 음의 값으로 나타낸다.일반적으로 반응열은 25℃, 1기압일 때 측정하기 때문에 정압반응열 이라고도한다. 이에 대하여 일정한 부피에서 측정한 경우를 정적반응열 이라고 한다.생성열생성열은 성분원소의 엔탈피(열함유량) 총합에서 화합물의 엔탈피를 뺀 것이다. 각 물 질의 엔탈피 절대값은 확실하지 않지만, 문제가 되는 것은 차이므로, 화합물의 엔탈피를 선정할 수 있도록 각 원소의 기준상태를 정해야 한다. 그러기 위해서는 상온일 때 안정한 각 원소의 태종 엔탈피를 기준으로 하여 0으로 잡는다. 그러면 각 화합물의 생성열은 그대로 그들 화합물의 엔탈피와 같아진다. 일반적으로 반응의 반응열은 생성계 화합물이 가진 생성열의 총합에서 원계 화합물이 가진 생성열의 총합을 뺌으로써 쉽게 구할 수 있다.비열용량단위 질량의 물질 온도를 1도 높이는 데 드는 열에너지를 말한다.물체에 의해 흡수된 열량(q)은 온도변화에 비례한다.q∝ΔТ 또는 q=상수?ΔТ 또는 q/ΔТ=상수열용량 : 1K만큼 온도가 변화하는데 필요한 열량, 모든 물체가 가지는 값이기도 하며 열용량은 앞의 식에서 비례상수이다.열용량 = q/ΔТ [단위는 J/K]비열용량 : 물질 1g이 1K만큼 온도가 변화하는데 필요한 열량비열용량(C) = q/(질량?ΔТ) [단위는 J/g?K]만일, 가열 또는 냉각된 물질의 비열용량을 안다면 질량과 온도 변화를 측정할 수 있고 흡수되거나 방출된 열을 계산할 수 있다.. 산-염기의 중화반응중화반응이란 산의 수소이온과 염기의 수산화이온이 반응하여 물과 염을 생성하는 반응이다. 산의 성질이나 염기의 성질이 없어지므로 중화반응이라고 한다. 그러나 수소이온과 수산화이온이 1:1의 개수비로 만난다고 하더라도 중화반응이 종결된 수 모두 중성이 되는 것은 아니다.중화점 찾는 방법pH meter : pH=7이 되는 지점이 중화점이다.지시약 사용 : 산성 세기와 염기성 세기에 따라 알맞은 변색범위를 가지는 지시약을 선택해야 한다.온도 측정 : 중화반응은 발열반응이므로 주변의 온도가 올라간다. 중화점의 온도가 가장 높기 때문에 온도가 가장 높은 지점을 중화점으로 하면 된다.

자연과학| 2017.11.29| 5페이지| 1,000원| 조회(345)

실험보고서, 엔탈피, 헤스의 법칙

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산 예비보고서

산- 염기의 적정실험날짜 : 2017.09.20분반각조 수요일 3시 2조이름 : 김찬규담당교수 : 김은희1. 실험제목과 날짜9월 27일 수요일2. 실험 목적산 및 염기 표준용액의 제법과 지시약을 이용한 산-염기 적정의 원리를 이해하고 그 응용으로서 염기 표준용액으로 식초 속의 아세트산 농도를 결정한다.3. 실험 원리 및 이론미지 농도의 산에 기지 농도의 염기를 산의 당량만큼 가하거나 미지 농도의 염기에 반대로 산을 염기의 당량만큼 가하여 그 소비량으로부터 산이나 염기의 농도를 결정하는 실험 조작을 적정이라 한다. 하나의 용액이 산이고 다른 하나의 용액이 염기이면 산, 염기 적정이라 하고 하나의 용액에는 환원제가 다른 하나의 용액에는 산화제가 들어 있을 때에는 산화, 환원 적정이라 한다.따라서 적정은 뷰렛이나 다른 부피 측정 장치를 통해 분석물과 시약 사이의 반응이 완결될 때까지 표준용액을 분석물에 서서히 첨가하는 것을 말한다.산, 염기 적정의 당량점은 염기를 중화시키는데 꼭 맞는 양의 산을 가했을 때이다. 또는 산을 중화시키는데 꼭 맞는 양의 염기를 가했을 때이다.당량점을 결정하기 위해서는 용액의 액성이 산성에서 염기성으로, 염기성에서 산성으로 변함에 따라 색깔이 변하는 리트머스, 페놀프탈레인, 티몰 블루우 및 메틸 오렌지 등과 같은 지시약으로 알 수 있다. 또한 적정의 종말점은 지시약의 색깔이 지시약의 산 색깔과 염기 색깔의 중간이 되도록 적정액을 가하였을 때이다. 지시약을 잘 고르면 종말점이 당량점과 같으므로 종말점을 찾는 것이 곧 당량점을 찾는 것과 같다.당량점은 일종의 이론적인 점이고 실험적으로 측정할 수 없다. 그 대신 당량점 조건과 관련 있는 물리적 변화를 관찰하여 그것을 측정할 수 없다. 그 대신 당량점 조건과 관련 있는 물리적 변화를 관찰하여 그것을 측정할 수 있다. 이러한 변화를 적정의 종말점이라 한다. 당량점과 종말점 사이의 부피차를 적정오차라 한다.산과 염기가 반응하면 정량적으로 중화되어 염과 물이 생성된다. 예를 들면,HCl`+`NaOH`` -> `H _{2} O#H _{2} SO _{4`} +`Ca(OH) _{2} ` -> `CaSO _{4} `+`2H _{2} O 이때 산(또는 염기)의 농도와 부피를 알면 이와 반응한 염기(또는 산)의 농도를 알 수 있다.NV=N ^{` ^{'}} V ^{'} 산, 염기 적정법의 종류와 그때 쓰이는 지시약은 다음과 같다.① 센 산과 센 염기의 중화당량점은 pH7이며 당량점 전 후에서는 적정액의 아주 작은 양에 의해서도 pH변화가 대단히 크기 때문에 pH 4~10에서 변색하는 지시약을 쓴다. 예를 들면 메틸 레드(붉은색 4.2~6.3노란색), 메틸 오렌지(붉은색 3.1~7.9노란색), 페놀프탈레인(무색8.0~10.0분홍색) 등을 사용한다.② 약한 산과 센 염기의 중화적정 결과 생기는 염이 가수분해되어 알칼리성을 나타내므로 당량점은 pH > 7 이다. 따라서 보통 pH 7~10에서 변색되는 지시약을 사용한다. 예를 들면 페놀프탈레인, 티몰 프탈레인(무색 9.3~10.5 푸른색) 등을 사용한다.③ 센 산과 약한 염기의 중화생성된 염의 가수분해로 인하여 당량점은 pH < 7 이므로 pH 3~7에서 변색되는 지시약을 사용한다. 예를 들면 메틸 오렌지 콩고 레드(푸른색 3.0~5.2 붉은색), 메틸 레드를 쓴다.4. 실험 기구 및 시약- 붉은색(200mL), 깔때기, 삼각 플라스크(200mL), 뷰렛(50mL), 뷰렛집게, 스탠드, 씻기병, 자석젓게, 메스 플라스크(100mL), 피펫, 알코올 램프, 무게다는 병, 저울, 무수 탄산 나트륨(표준 시약통), 0.1N HCl, 0.1N NaOH, 메틸 오렌지, 페놀프탈레인4. 실험방법① 0.1N HCl 용액의 표준화깨끗이 씻어 놓은 50mL들이 뷰렛을 준비하고 이것을 표준화하려고 하는 HCl 용액(약 0.1N)으로 3번 정도 씻어라.한 번에 약 10mL 정도씩을 써서 한 번 씻어 낼 때마다 뷰렛 속의 물기가 완전히 흘러내린 후에 다음 번 씻는 조작을 해야 한다.이 뷰렛의 콕크를 잠그고 표준화하려고 하는 HCl 용액을 윗 눈금(0.00)이 약간 넘을 정도로 채우고, 뷰렛의 콕크를 열어 뷰렛 끝에 들어 있는 공기를 제거한 후 뷰렛 윗 눈금에 메니스커스를 맞추어라. 뷰렛의 눈금은 메니스커스의 위치가 이동하지 않고 고정되었을 때에 읽어야 하는데, 적정 직전에 기록하면 좋다.표준 시약용 순수한Na _{2} CO _{3} 약 0.2g을 어림저울에서 달아 잘 씻어 말려 이미 무게를 달아 놓은 무게다는 병에 옮기고 화학저울로 0.1mg까지 무게를 달아라. 무게다는 병 속의Na _{2} CO _{3}을 소량의 증류수로 녹여서 한 방울도 손실됨이 없이 250mL 삼각 플라스크에 조심스럽게 옮겨라. 필요하면 깔때기를 통하여 옮겨도 좋다. 무게다는 병의 내부를 다섯 번쯤 증류수로 씻어서 씻은 액을 플라스크 속의 용액에 합쳐라.깔때기를 사용하였을 경우에는 깔때기도 여러 번 씻어서Na _{2} CO _{3}의 손실이 전혀 없도록 해야한다. 플라스크 속의 용액 전체의 부피가 500mL 정도 되도록 증류수를 가하여 조절하고 여기에 페놀프탈레인 지시약 2~3방울을 가하여라.뷰렛의 눈금을 기록한 후 HCl 용액을 서서히 가하여 가면서 잘 흔들어 주던가 자석젓게로 잘 저어 주어라.붉은색이 아주 희미해지면 종말점에 가까워진 것이므로 더욱 천천히 그리고 조심스럽게 한 방울씩 가하여 마지막 한 방울로 무색이 되었을 때를 종말점으로 하여 뷰렛의 눈금을 읽어라. 이것이 첫 번째 종말점에 해당한다.CO _{3} ^{2-} +`H ^{+`} -> `HCO _{3} ^{-} 이 용액에 또 다시 메틸 오렌지 지시약 2~3 방울을 가하고 뷰렛으로부터 HCl 용액을 서서히 떨어뜨려 주황색이 나타날 때까지 적정하여라. 이 용액을 조심스럽게 2~3분간 끓여서 녹아 있는CO _{2}를 날려 보내라.

자연과학| 2017.11.29| 5페이지| 1,000원| 조회(83)

실험보고서, 산, 염기

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산화환원예비보고서

산화 환원 적정실험날짜 : 2017.10.11분반각조 수요일 3시 2조이름 : 김찬규담당교수 : 김은희1.실험제목: 산화 환원2.실험목표:과망간산 칼륨과 과산화수소의 산화-환원 반응을 이용해서 과산화수소의 순도를 결정한다.3.실험이론 및 원리※ 산화좁은 의미로는 산소가 다른 물질과 화합하는 현상으로, 환원의 반대이다. 이변화가 심하게 일어나 불꽃과 광채를 발생하는 겨우는 연소라고 불린다. 또한 산화는 수소를 제거, 즉 어떤 화합물이 수소를 잃은 경우도 산화라고 하며, 원자가 전자를 내놓아 양이온이 되는 현상도 산화라고 한다. 그리고 유기 화학에 있어서의 산화란 일반적으로 반응에 관여하는 물질의 분자 중의 수소 원자수가 감소하거나 산소 원자수가 증가하거나, 혹은 두 가지가 동시에 일어나는 반응을 말한다.ex) M → M? + e?M? → M²? + e? / M? → M +e?※ 환원환원이라는 말은 산화물에서 산소를 제거하고 원소로 환원한다고 하는 의미에서 생겼다. 본래의 의미는 산화물에서 산소가 빼앗기는 것으로 시작되는 것이지만, 산화물에서 산소의 일부가 빼앗기는 경우, 물질이 수소와 화합하여 새로운 화합물을 생성하는 경우도 마찬가지로 환원이라고 불린다. 또한, 넓은 의미에서는 일반적으로 물질이 전자와 결합하는 것을 환원으로 부른다. 현상으로서는 화합물 내의 어떤 성분의 산화수가 감소로서 나타나고, 이온의 경우에는 양전하의 감소 또는 음전하의 증가로서 확인된다.그리고 무기 화학에 있어서의 환원 반응은 대부분이 좁은 의미의 환원에 한정되어, 어떤 화합물에서의 수소 원자수 증가나 산소 원자수 감소를 환원이라 한다.ex) M? +e? → MX + e? → X?※ 산화 환원 반응전자의 이동을 수반하는 반응으로 산화와 환원이 짝을 이루어 동시에 일어나는 반응을 말한다. 산화 환원 반응이라 할 때는 반드시 2개의 산화환원계가 포함될 때를 가리킨다. 하나는 전자를 주는 계(환원제로 작용)이고, 다른 하나는 전자를 받는 계(산화제로 작용) 이다.ex) Zn + Cu²? → Zn²? + Cu※ 산화 환원 적정하나의 물질이 다른 물질에 의해 산화 또는 환원되는 반응을 이용한 적정으로, 부피분석법 중에서 응용범위가 가장 넓다. 표준용액으로 산화제 용액을 사용해서 시료 용액을 적정하는 것을 산화적정, 환원제 용액을 사용해서 적정하는 것을 환원적정이라고 한다. 주된 산화적정에는 과망간산염적정, 요오드산화적정 등이 있으며, 환원적정에는 아비산적정, 크롬적정 등이 있다. 적정의 종말점을 알기 위해서는 표준용액의 색 또는 지시약의 변색을 이용하는 방법, 전극에 의한 전위변화를 추적하는 방법 등이 있다.cf) 종말점 : 산, 염기 적정에서 실험자가 중화점이라 판단하고 적정을 멈추는 지점으로, 적정에 있어서 정량해야 할 물질에 대해 당량의 적정제가 첨가되는 것이 지시되어져야 할 점.당량점 : 용량 분석에 있어서 시료에 대해 이것과 완전히 당량 표준액이 첨가된 점. 즉, 산의 H? 몰수와 OH? 몰수가 같아지는 지점.당량 : 화학반응에서 화학량론적으로 각 원소나 화합물에 할당된 일정한 물질량으로 수소 1원자량이나 산소 8원자량과 직, 간접으로 대등하게 화합하는 다른 원소의 물질량.※ 산화제산화작용을 지닌 물질을 말한다. 즉, 일반적으로 산소를 부여하는 것, 수소를 빼앗는 것, 전자를 빼앗는 것이라는 의미에서 탈전자제라고도 불린다. 보통 사용되는 산화제에는 과망간산칼륨( KMnO₄), 다이크롬산 칼륨( K₂Cr₂O?), 할로겐 (F₂, Cl₂, Br₂,I₂) 등이 있다.※ 환원제환원을 일으킬 수 있는 물질로, 보통 사용되는 것은 요오드화수소, 황화수소 등과 같은 비교적 불안정한 수소 화합물, 일산화탄소, 이산화황 등이 있다. 한편, 환원제로 이용되는 물질은 조건에 따라 산화제로서 작용하는 경우도 있다. 그 예로는 과산화수소, 이산화황 등이 있다.※ 적정미지 시료의 농도를 구하기 위해 피험 용액이 가진 반응 능력을 측정하는 일련의 조작으로, 물질의 정량에 이용된다. 부피를 이미 알고 있는 피험 용액에 그 속에 포함되어 있는 피험 물질과 반응하는 시약(적정제)을 피험 물질의 전량이 정량적으로 반응해 버리는 데 필요한 양만큼 첨가하고 이 양에서 화학량론적인 계산에 근거하여 피험 용액이 가진 반응 능력을 결정한다.※ 표준물질 (기준물질)화학종으로서의 표준이 될 수 있는 물질을 말한다. 대부분의 경우 순물질을 가리킨다.따라서 분석, 조사, 시험 등 물질을 해석, 증명, 확인하는 과정에서 없어서는 안 될 물질이다. 엄밀함을 요구하는 분석이나 실험에는 방법의 정확도를 높이기 위해 순도, 공존 물질의 화학종과 그 양이 확실한 물질이 시약으로 요구되며, 그것을 만족하는 시약류를 표준 시약이라고 한다. 용량분석에 있어서 표준액을 표준화하는 경우에는 반드시 표준물질이 필요하므로, 이런 경우 이 목적에 이용할 수 있는 물질을 특별히 1차 표준물질이라 부르고 2차 표준물질과 구별한다. 표준물질은 거의 순수한 물질이기 때문에, 상온, 상압에서 기체, 액체, 고체의 3가지 형태를 가지므로 특히 용기가 중요하다.( 화학종 : 원자, 분자, 이온 따위 개개의 물질을 구성하는 단위로서 묶일 수 있는 것 )화학분석에서 표준이 되는 물질. 흔히 조성 성분과 함량이 정확히 알려진 물질로 검출,확인,정량을 할때에 비교하기 위하여쓴다.※ 표준화용량분석에 있어서 표준액으로 사용되는 용액의 역가를 정하는 것. 적정에서의 기본조작의 하나 표준물질의 일정량을 측정하여 용매에 녹이고, 가장 적당한 조건으로 조절한 후 이것을 표준화하려는 용액을 이용하여 적정한다. 표준물질이 없을 경우 농도가 정확히 정해진 용액(2차 표준물질)을 이용하여 표준화한다. 또한 경우에 따라 순물질이 아니지만 함량이 정확히 알려진 물질로 표준화를 할 수도 있다. 표준화가 부정확할 경우 나중의 그 표준액을 사용한 다수의 정량은 모두 부정확하게 되므로, 세심한 주의를 하여 가장 엄밀하게 조작해야 한다.※ 지시약적정에서 당량점을 판정하기 위해 사용되는 시약으로, 색변화, 형광의 유무 발광, 탁함 또는 침전의 생성 같은 육안으로 직접 관찰할 수 있는 변화가 급격하게 일어나는 것에 의해 종말점을 지시하는 것과 육안적인 아닌 어떤 물리 화학적 성질의 변화에 의해 종말점을 지시하는 것이 있다.일반적으로 우리가 사용하는 지시약은 산, 염기의 중화반응에서 사용하는 지시약들인데 이것들은 수용액의 pH에 따라 그 색깔이 변함으로써 중화반응이 일어나는 것을 눈으로 직접 확인할 수 있게 해주는 물질이다. 또한 지시약 그자체가 약산성이거나 약염기성이므로 소량만 첨가해야한다.그리고 지시약들은 종류에 따라 색이 다양하며, 색이 변하는 pH 범위도 다르다. 따라서 변색범위에 따라 적당한 지시약을 사용해야 한다.4.실험기구 및 시약:- 부피플라스크(100ml)- 삼각플라스크(250ml)- 피펫(10ml)- 갈색 시약병- 온도계- 뷰렛(50ml)- 물중탕 용기(500ml)와 전열기(500ml)- 화학저울- 눈금실린더(100ml)- 0.02M KMnO4- 옥살산 나트륨 (Na2C2O4)- H2SO4 (1:1)- 3% H2O2?과망간산칼륨녹색광택이 나는 적자색(赤紫色)의 냄새가 없는 결정(結晶).분자식 KMnO4비중은 2.703이다. 단맛이 있으나 수렴미가 남는다. 공기 중에서는 안정하고 물에 잘 녹는데, 용해도는 10g의 물에 0℃일 때 2.83g, 10℃일 때 6.15g, 75℃일 때 32.35g이다. 200℃로 가열하면 산소를 발생하며 망간산칼륨과 이산화망간이 되고, 다시 삼이산화망간이 된다. 또 진한 용액에 강한 알칼리용액을 작용시켜도 산소를 발생하며, 용액은 망간산칼륨 K2MnO4가 되어 녹색으로 변한다. 염산과 반응하여 염소를 발생하고, 진한 황산에 의하여 폭발을 일으키므로 위험하다. 망간산칼륨을 염소 또는 이산화탄소로 산화시키거나, 격막을 써서 전기분해하여 양극에 생긴 용액을 농축하여 냉각시키면 결정으로서 얻어진다. 산화제로 쓰이는데, 용액의 산성 ·중성 ·알칼리성에 따라 산화하는 모양이 달라지며, 산성인 경우가 산화력이 강하여 응용범위도 넓다. 과망간산염의 적정, 유기합성, 살균소독, 표백제 등의 원료로 사용된다.?옥살산나트륨카르복시산계열의 독성이 있는 백색의 결정성 분말.수산(蓚酸)나트륨이라고도 한다. 화학식 Na2C2O4 백색의 결정성 분말이며, 분자량 134.0이다. 물에는 조금 녹지만, 에탄올과 에테르에는 녹지 않는다. 가열하면 400℃ 이상에서 일산화탄소를 방출하고 분해하여 탄산나트륨이 된다. 옥살산의 수용액에 탄산나트륨 또는 수산화나트륨을 가하면 생긴다. 피혁의 무두질제(劑) 등으로 사용된다.?황산H2SO4의 화학식을 갖는 무색의 비휘발성 액체로, 공업적으로 백금이나 오산화바나듐 촉매를 이용해 만든다, 황산은 흡습성이 강하기 때문에 황산과 반응하지 않는 물질의 수분을 빼앗는 용도로 사용할 수 있다.황산은 흡습성이 강해 황산과 반응하지 않는 물질의 수분을 빼앗는 용도로 사용할 수 있다. 또 고온의 진한 황산은 산화력이 강해 구리나 은 등을 산화시킨다. 보통 98%의 황산을 포함하는 용액을 진한 황산이라 하는데, 이를 묽힐 때는 각별한 주의가 필요하다. 황산은 매우 강한 산이기 때문에 진한 황산에 물을 부으면 굉장한 열이 발생한다. 따라서 묽은 황산을 만들 때에는 물에 진한 황산을 조금씩 가하는 방법을 사용해야 한다. 황산은 공업적으로 백금이나 오산화바나듐 촉매를 이용해 만든다.

자연과학| 2017.11.29| 6페이지| 1,000원| 조회(248)

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