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몰질량의 측정 평가A좋아요

1. Title . 몰질량의 측정2. Introduction 이상기체 상태방정식을 이용해서 쉽게 증발하는 기체의 몰질량을 결정한다.3. Principle & Theory 1) 몰과 몰질량 원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 그래 서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 상대적인 방법을 사용한다. 즉, 질량수 12인 탄 소의 원자 몰 질량을 12라고 정의하고, 이 동위 아보가드로 수 만큼의 원자 또는 분자를 1 몰이라고 정의한다. 따라서 분자의 몰 질량도 1몰에 해당하는 분자의 질량을 탄소원자 1몰 의 질량과 비교하여 결정한다. 분자의 몰 질량을 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 그 중에서도 가장 간단하게 몰 질량 을 측정하는 방법은 기체의 상태 방정식을 이용하는 것이다. 대부분의 기체는 상온, 상압에 서 이상기체 상태 방정식을 만족하기 때문에 기체의 부피, 온도, 압력과 함께 용기를 가득 채우는데 필요한 몰의 질량 W를 측정하면 이상기체 상태 방정식으로부터 몰질량 M을 구할 수 있다.

공학/기술| 2014.05.16| 9페이지| 1,000원| 조회(353)

일반화학실험, 이상기체, 몰, 몰질량, 기화, 몰질량의 측정, 상태방정식

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평형상수의 결정

1. Title . 평형상수의 결정2. Introduction화학반응이 평형상태에 도달하였을 때 평형상태에서 존재하는 반응물과 생성물 각각의 농도를 비색법으로 측정하여 반응의 평형상수를 계산한다.3. Principle & Theory1) 착물 (complex), 착이온 (complex ion)1개 또는 그 이상의 원자나 이온을 중심으로 몇 개의 다른 원·이온 ·분자 또는 원자단 등이 방향성을 갖고 입체적으로 위치하여 하나의 원자집단을 이루고 있는 것을 말하며 이온의 형태를 가진 경우를 착이온이라고 한다.2) 화학평형화학반응이 진행되어감에 따라 반응물의 농도는 감소하고, 생성물의 농도는 증가된다.따라서 생성물이 생겨나는 정반응의 속도는 점점 느려지고, 반대로 생성된 물질이 다시 분해되는 역반응의 속도는 점점 빨라지게 되는데, 마침내는 그 두 속도가 같아져서 생성물과 반응물의 농도는 더 이상 변하지 않으나 반응은 계속 진행되는 상태에 이르게 된다.(1) 평형법칙① 질량작용의 법칙 : 온도가 일정, 반응속도는 반응물의 몰(mol)농도에 비례한다.② 화학 평형법칙 : 평형상태에서 반응물의 농도의 곱과 생성물의 농도의 곱의 비는 항상 일정하다※ 화학 평형상태에서 V1 = V2 이므로 k1 . [A]a . [B]b = k2 . [C]c .[D]d(2) 평형상수 K는?① 압력 및 농도에 관계없이 온도만 일정하면 항상 일정. (온도의 상수)② K의 값이 클 때 ☞ 생성물이 많고K의 값이 작을 때 ☞ 반응물이 많다③ 역반응의 평형 상수 ={ 1} over {K } = K'3) 평형 상수와 반응의 진행어떤 온도에서 어떤 화학 반응의 평형 상수를 K라 하고 반응 용기에 반응 물질과 생성 물질을 넣고 반응시킬 때 평형 상수식에 실제 농도를 대입한 값을 K'라고 하여 K와 K' 값을 비교하면, 반응의 진행 방향을 예측할 수 있다.① K' = K : 평형 상태② K' > K : 역반응 진행③ K' < K : 정반응 진행(예) A + B = C 반응의 t℃에서의 평형 상수(K)를 10 약칭이다. 시료물질의 색조의 농담, 혹은 목적 성분에 의한 발색반응을 이용하여 그것들의 투과광 또는 반사광을 표준색과 비교하여 측정하는 방법이다. 일반적으로 광전광도계, 분광광도계에 의하여 농도를 측정한다.▷ 농도가 C0인 FeSCN2+용액을 높이가 L0cm로 담은 시험관과 농도를 모르는FeSCN2+용액을 다른 시험관속에 색깔이 같아지도록 조정할 때 높이를 L1cm 일때 농도(C1)는C0 L0C1 =L1* FeSCN2+표준용액은 일정한 양의 SCN-을 넣은 용액에 Fe3+을 과량으로 넣어서평형을 오른쪽으로 충분히 이동시키면 만들어진다.5) 베르의 법칙 (Beer's law)빛을 흡수하는 물질이 녹아있는 용액의 흡광도 측정 빛이 흡수되는 정도는 용액의 농도와 빛이 용액을 통과하는 거리의 곱에 비례한다.6) 공통이온 효과르 샤르리에의 법칙이 적용되는 대표적인 효과이다.공통 이온 효과에 대해서 간략히 설명하자면 공통 이온효과는 평형계에 나타나는 현상(효과)로 이온평형계에 그 평형에 참여하는 이온과 공통되는 이온을 외부에서 주입할 경우 평형은 그 이온 농도를 감소 시키는 방향으로 이동한다는 이론이다.? 르 샤르리에(샤트리에)의 법칙프랑스의 르 샤르리에가 발견한 법칙으로 간단히 말하면 평형계에 영향을 미치는 일이 발생하였을 때 계는 다시 평형을 찾는 쪽으로 움직인다는 법칙이다.영국의 브라운도 3년 뒤에 발견 하여 독자적으로 발전시켰기에 르 샤를리에 - 브라운 법칙(원리)이라고 부른다.? 공통 이온서로 다른 전해질에서 공통으로 포함되어 있는 이온을 이르는 말이다.한 전해질 용액에서 공통이온을 가진 다른 전해질을 첨가하면 전자의 용해도나 이온화가 감소하게 되는데 이는 르 샤트리에의 원리를 고려한다면 쉽게 이해가 가능하다.4. Apparatus & Reagents※ 사용시약? Fe(NO3)3 [질산 제 2철]? 몰질량 241.86 ? 구성비 Fe 23.09% / N 17.37% / O 59.54%ㆍ? KSCN [싸이오시안산칼륨]? 몰질량 97.18 ? 구성비 C 12.36험관 꽂이, 테이프5. Procedure1) 5개의 시험관에 번호를 붙여서, 시험관대에 나란히 꼽아두고 새로 만든 0.002 M KSCN용액 5 mL씩을 눈금실린더로 측정해서 넣는다.2) 1번 시험관에 0.2 M Fe(NO3)3용액 5.0 mL를 눈금실린더로 측정해서 넣고 잘 흔들어 준다. 이 시험관의 SCN-는 모두 FeSCN2+로 변환되었다고 생각하고 표준 용액으로 사용한다..3) 0.2 M Fe(NO3)3 10 mL를 50ml눈금실린더로 측정해서 50 mL 눈금실린더에 넣고→ 2.5배가 됨 증류수를 가해서 전체 부피가 25 mL가 되도록 한다. 용액을 비커에 옮겨서 잘 섞은 다음 5.0 mL를 덜어서 2번 시험관에 넣고 잘 흔들어준다←25mL 맞춤4) 3)에서 만든 Fe(NO3)3 용액 10 mL를 취해서 같은 방법으로 묽인 다음5.0 mL를 덜어서 3번 실험관에 넣고 잘 흔들어준다.5) 같은 방법으로 묽인 Fe(NO3)3용액을 5번 시험관까지 채운다.용액을 묽일 때마다 눈금실린더와 비커를 깨끗이 씻어야 한다.6) 1번과 2번 시험관을 종이로 둘러싸고 느슨하게 테이프를 붙여서 시험관 옆에서빛이 들어오지 않도록 만든다. 흰 종이 위에 두 시험관을 나란히 세운 후에깨끗하게 씻어서 말린 빈 시험관 하나를 더 준비한다. → 1번 색이 더 진하다7) 1번과 2번 시험관을 위쪽에서 내려다보았을 때 두 용액의 색깔이 같아질때까지 스포이드를 이용해서 1번 시험관의 용액을 빈 시험관에 한 방울씩덜어낸다.8) 시험관을 둘러 싼 종이를 벗겨내고, 밀리미터 단위의 눈금이 새겨진 자를이용해서? 1번과 2번 시험관에 들어있는 용액의 높이를 측정한다.9) 3,4,5번 시험관에 들어있는 용액도 같은 방법으로 1번 시험관에 들어있는용액의 색깔과 비교해서 그 높이를 측정한다.잘 보이지는 않지만 왼쪽사진에서 왼쪽시험관보다 오른쪽시험관에 있는 용액이 더 색이 진하다. 오른쪽 사진은 덜어낸 사진인데 색이 거의 비슷하다.※ 용액희석방법(2.5배 희석법) :10ml 눈금실린더를 사용하여 0.2M도록 한다.6. Result(1) 실험결과시험관 번호혼합 용액의 처음 농도, M색이 같아졌을 때의 높이Fe3+SCN-10.10.0014.9cm20.040.0014.8cm30.0160.0013.6cm40.00640.0012.8cm50.002560.0011.6cm묽힘공식 MV=M′V′① [Fe3+]=5mL의 0.2몰인데, 10mL 이므로 0.1M 이 된다.② [Fe3+]=(0.1×10mL)/25mL=0.04M③ [Fe3+]=(0.04×10mL)/25mL=0.016M④ [Fe3+]=(0.016×10mL)/25mL=0.0064M⑤ [Fe3+]=(0.0064×10mL)/25mL=0.00256M(2) 평형농도 및 평형상수시험관 번호〔FeSCN2+〕〔Fe3+〕〔SCN-〕K10.001―――20.000979590.039020410.000020411230.01245830.0007346930.0152653070.000265307181.406001340.0005714280.0018285720.000428572729.164737450.000326530.002233470.00067347217.08244797. Discussion & Feeling이번 실험은 화학반응이 평형상태에 도달하였을 때 평형상태에서 존재하는 반응물과 생성물 각각의 농도를 측정하여 반응의 평형상수를 구하는 실험을 하였다. 실험을 하면서 1번 시험관을 다른 시험관과 색을 비교하여 1번 시험관을 조금씩 덜어내는 과정을 하는 중에서 왜 덜어내면서 색을 비교하는지 이해가 가지 않았다. 시험관의 용액에 일정한 색(분자들)이 골고루 퍼져있는 것인데 단순히 덜어내는 것만으로도 색이 연해진다니 알 수 없는 일이었다. 알고 보니 두 개의 시험관 색을 비교할 때에는 시험관 옆쪽으로 보는 것이 아니라 흰 종이로 시험관을 감싸서 위쪽으로 빛이 들어오게 해서 두 개의 시험관을 비교하는 것 이었다. 우리가 처음 흰 종이라고 감쌌던 게 약간 누런 연습장이었는데 처음에 그것을 가지고 옆을 감쌌을 때 어리둥절했다. 색이 전혀 다르지 않고 어두웠으로 빛이 통과하게 하는 것도 중요했다. 처음 색 비교를 하려고 했을 때 우리가 시험관 위쪽으로 관찰을 하는데 빛이 계속 가려져서 색이 똑같이 어둡게 나왔던 것도 한 몫 했었던 것 같다. 이 원리가 예비레포트 때 조사했지만 실험을 하고 다시 읽어보니 비색법과 베르의 법칙에 관련된 이론인 것을 자세히 깨닫게 되었다.○ 비 색 법 : 농도를 알고 있는 FeSCN2+표준용액의 색과 농도를 알고 싶어하는 용액의색을 비교해서 알 수 있다착이온의 색깔의 짙기로 표준용액의 색깔과 비교해서 쉽게 농도 비교(분광광도계)* 베르의 법칙 (Beer's law) : 빛을 흡수하는 물질이 녹아있는 용액의 흡광도 측정빛이 흡수되는 정도는 용액의 농도와 빛이 용액을 통과하는 거리의 곱에 비례한다.※ 특히 첫 번째 표를 채워 넣는 혼합 용액의 처음 농도 M을 구할 때에는묽힘 공식 MV=M′V′ 를 사용하여야 했다.①번 시험관은 [Fe3+]=5mL의 0.2몰인데, 10mL 이므로 0.1M 이 된다.②번 시험관 [Fe3+]=(0.1×10mL)/25mL=0.04M③번 시험관 [Fe3+]=(0.04×10mL)/25mL=0.016M④번 시험관 [Fe3+]=(0.016×10mL)/25mL=0.0064M⑤번 시험관 [Fe3+]=(0.0064×10mL)/25mL=0.00256M 이렇게 각각 구했다.SCN-의 농도는 실험자체에서 FE3+를 가지고 넣고 버리고 연하게 만들고 하기 때문에 SCN-의 농도는 변하지 않기 때문에 같았다. 이 과정 (시험관에 SCN-용액과 Fe3+용액의 측정)에서 스포이드와 눈금실린더에서 눈에 의한 치수조정의 오차가 있엇던 것 같다.▷ 농도가 C0인 FeSCN2+용액을 높이가 L0cm로 담은 시험관과 농도를 모르는FeSCN2+용액을 다른 시험관속에 색깔이 같아지도록 조정할 때 높이를 L1cm 일때 농도(C1)는C0 L0C1 =L1* FeSCN2+표준용액은 일정한 양의 SCN-을 넣은 용액에 Fe3+을 과량으로 넣어서 평형을 오른쪽으로 충분히 이동시키면 만들어진다.이 식을 이용하여001M

공학/기술| 2014.05.16| 9페이지| 1,500원| 조회(423)

일반화학실험, 평형상수, 비색법, 공통이온, 공통이온 효과, 평성상수, 르 샤르리에..

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재결정과 거르기

1. Title . 재결정과 거르기2. Introduction자연에서 분리되거나 실험으로 합성된 물질에는 대부분의 경우에 원하지 않은 불순물이 함께 포함되어 있다. 이런 혼합물에서 원하는 물질을 순수한 상태로 분리시키는 것은 화학실험에서 아주 중요한 과정이다.3. Principle & Theory1) 혼합물의 분리와 정제① 거름(여과) : 깔대기와 거름종이를 이용하여 액체 속의 고체 물질을 분리하는 방법ex)흙탕물에서의 흙과 물의 분리② 분별 깔대기법 : 섞이지 않는 두 액체 혼합물을 분리하는 방법이다.ex)물과 기름, 물과 에테르, 물과 사염화탄소③ 추출 : 혼합물 속의 어느 한 물질만을 녹이는 용매를 써서 분리하는 방법이다.ex)식초에서의 아세트산 분리④ 승화법 : 승화성 고체를 가열 승화시켜 비승화성 고체로부터 분리해내는 방법이다.ex)승화성 물질 : 요오드, 드라이아이스, 나프탈렌⑤ 증발 : 혼합물을 가열하여 나오는 기체를 냉각시켜 순수한 액체를 얻는 방법이다.⑥ 분별증류 : 액체 혼합물의 끓는점 차이를 이용하여 끓는점에 따라 증류되어 나오는 물질을 차례로 분리하는 방법이다. ex)원유의 분리⑦ 재결정 : 온도에 따른 용해도 차이가 많이 나는 물질과 그렇지 않은 물질의 혼합물을 높은 온도에서 녹여 여과한 후 냉각시켜 석출함으로써 물질을 분리하는 방법이다.ex)질산칼륨과 소금의 액화물⑧ 액화법 : 기체 혼합물을 액화시켜 분별증류하거나 밀도의 차를 이용하여 분리한다.ex)액체 공기의 분리(산소 : -183도, 질소 : -196도)⑨ 투석 : 입자 크기가 큰 콜로이드가 반투막을 통과하지 못하는 것을 이용한 콜로이드의 정제법이다.ex)콜로이드에서 소금의 분리정제⑩ 흡수법 : 선택적으로 기체를 흡수하는 시약에 혼합기체를 통과시켜 순수기체를 얻는다.⑪ 흡착 : 기체나 액체 중의 색소나 냄새를 흡착력이 강한 물질로 흡수하여 제거한다.⑫ 이온교환수지 : 수지를 이용하여 물속에 있는 미량의 이온을 제거하는 방법이다.⑬ 크로마토그래피 : 색소나 아미노산, 금속 이온 등 합물을 용매에 대 한 용해성과 흡착력의 차이를 이용하여 분리하는 방법이다.ex)잉크나 꽃잎의 색소분리(거름종이나 실리카겔이용)※실리카겔 : 황산과 규산나트륨의 반응에 의해 만들어지는 튼튼한 그물조직의 규산입자로, 표면적이 매우 넓어 물이나 알코올 등을 흡수하는 능력이 매우 뛰어나 제습제로 많이 사용된다.2) 용해도포화용액을 이루고 있는 용질의 농도. 즉 용액 속의 용질이 용해되지 않은 용질상과 동적 평형을 이루고 있을 때, 그 용질의 농도를 용해도라고 한다. 용해도는 어떤 농도 단위로도 나타낼 수 있지만, 일반적으로는 몰농도로 나타내거나 일정 질량의 용매 속에 녹아있는 용질의 질량으로 나타내기도 한다. 일반적으로 액체용매에 대한 고체나 액체 용질의 용해도는 온도가 올라갈수록 증가하며, 기체의 용해도는 온도가 올라갈수록 감소한다.3) 용해도 차이를 이용한 재결정대부분의 고체는 온도가 올라갈수록 용해도가 커진다. 용해도는 용매 100g에 대해 녹을 수 있는 요질의 양을 말하며, 용매로는 보통 물을 사용한다. 일반적으로 온도가 높은 물에 고체를 녹이면 낮은 온도에서보다 더 많은 양의 고체용질을 녹일 수 있는 것이다. 이렇게 용해되어 있는 상태에서 온도를 다시 천천히 내리면 용해도가 작아지기 때문에 용질은 다시 석출되면서 결정을 이룬다.4) 재결정 : 온도에 따라 용해도가 다른 점을 이용하는 방법용해도 : 용매 100g에 녹을 수 있는 용질의 최대 양.발열반응 : 온도 ↑ → 용해도 ↓흡열반응 : 온도 ↑ → 용해도 ↑(1) 재결정 방법에서의 용매 선택불순물의 용해도는 크고, 원하는 물질의 용해도는 비교적 적은 용매.온도에 따른 용해도 차이가 큰 용매.(2) 회수율을 높이는 방법작은 양의 용매 사용, 충분히 낮은 온도까지 냉각.※주의 : 너무 적은 양의 용매를 사용, 너무 낮은 온도로 냉각→불순물 침전생성(3) 고체시료의 순도 확인 : 녹는 범위 비교순수한 고체 : 녹는 온도 범위가 좁다.불순한 고체 : 녹기 시작하는 온도가 내려간다. (녹는 온도 범위가 넓어짐)(4을 얻는 방법① 용액을 냉각시키는 경우② 용액을 냉각시켜도 포화용액이 되는 온도에서 침전이 형성되지 않는 경우, 비평형 상태의 과포화용액 (supersaturated solution) 또는 과냉각용액 (super cooled solution) 인 경우 : 이 용액에 얻고자 하는 물질(씨앗)을 조금 넣거나 유리젓게로 용기 벽을 긁어준다.③ 결정 형성 속도가 너무 빠르면 입자크기가 매우 작아진다. ⇒ 충분히 큰 결정을 형성하기 위하여 냉각 속도를 조절한다.(5)재결정 방법① 적당한 용매를 선택한다. (selection of solvent)② 정제하고자 하는 물질을 용매의 끓는점이나 그 근처의 온도에서 용해시킨 다.(dissolution)③ 녹지 않는 불순물을 제거하기 위해 뜨거운 용액을 거른다. (filtration)④ 온도를 낮추면서 결정을 형성시킨다. (cooling and crystallization)⑤ 표면에 떠오르는 용액으로부터 결정을 거른다. (filtration)⑥ 묻은 용액을 제거하기위해 용매로 씻는다. (washing)⑦ 결정을 말린다. (drying)5) 벤조산과 아세트아닐라이드벤조산 benzoic acid벤조산 구조식카르복시산 계열에 속하는 흰색의 결정성 유기화합물. 각종 화장품, 염료, 플라스틱, 방충제 제조와 식품방부제로 널리 쓰인다. 16세기에 처음 알려진 벤조산은 많은 식물 속에 존재하며, 식물성 수지인 벤조인 고무의 약 20%를 차지한다. 1860년경에 콜타르로부터 추출한 화합물에서 처음으로 합성되었다. 상업적으로는 코발트와 망간염을 촉매로 사용해 약 섭씨 200도에서 톨루엔(석유에서 얻어지는 탄화수소)과 산소를 반응시켜 만든다. 순수한 벤조산은 섭씨 122도에서 녹고, 물에는 아주 약간만 녹는다. 벤조산의 유도체 중에서 벤조산나트륨은 방부제로 쓰이는 염이고, 에스테르인 벤조산벤질은 진드기 약으로 쓰이며, 과산화벤조일은 표백제나 특정 플라스틱을 만들기 위한 화학반응을 일으키는데 쓰인다.아세트아닐라이드 acetanilide아세트산과 아닐. 무색의 고체로, 유기물의 합성 원료로 중요하며 해열제와 진통제로도 쓰나 부작용이 있다. 화학식은 C6H5NHCOCH3. [비슷한 말] 아세트아닐리드.4. Apparatus & Reagents저울, 오븐, 가열기, 비커, 눈금실린더, 피펫-액체부피측정, 유리젓게, 시계접시-용액을 붓고 식히는 기구, 온도계, 뷰흐너 깔대기-결정을 거르는 기구, 감압플라스크, 감압기, 얼음중탕 또는 물중탕-시료를 넣고 물을 데워서 시료를 증발시키는 기구, 거름종이-뷰흐너 깔때기에 올린다, PH지시종이-PH측정을 하기위한 종이. 노란색일 때 산성, 초록색일 때 중성, 보라색계열일 때 염기성을 띤다.시약 : 벤조산, 아세트아닐라이드, NaOH, HCl5. Procedure실험과정 - 아세트아닐라이드의 분리와 재결정① 벤조산 1 g 과 아세트아닐라이드 1 g을 혼합된 시료 2 g의 무게를 정확하게 측정해서 비커에 넣고 30 mL의 증류수를 넣는다.시약종이 무게를 먼저 측정하고, 영점버튼을 눌러서벤조산 1 g 과 아세트아닐라이드 1 g 를 맞추어야 한다.증류수를 섞은 것.② 시료의 50%가 벤조산이라고 생각하고 이를 중화시키는데 필요한 3M NaOH 수용액4mL를 시료가 녹아있는 비커에 넣는다.※3M NaOH 4mL 를 만들려면40g/mol × 3mol/l × 50mL × 1L/1000mL = 6 g즉, 6 g 의 NaOH를 넣어주면 된다.③ 충분히 저어준 후에 pH지시종이로 용액의 pH가 염기성인가를 확인한다. 아니라면 NaOH를 몇 방울 더 넣고 다시 확인해 본다.리트머스 종이가 초록색에서 보라색으로 변했다.④ 용액을 거의 끓을 때까지 가열한다. 만약 녹지 않은 고체가 있다면 NaOH 몇방울 더 넣고 그래도 있으면 뜨거운 그 상태로 거른다.⑤ 비커를 식힌다.⑥ 침전을 여과하고 증류수로 2~3회 씻어 내린다. 감압플라스크를 사용한다.여과와 감압플라스크⑦ 침전을 말린 후 (하루 뒤)거름종이에서 털어내어 무게를 잰다.6. Result이름무게거름종이1.26g시약종이10.23g시약종이20.드1g벤조산1g재결정으로 얻은 아세트아닐라이드와 거름종이1.61g재결정으로 얻은 아세트 아닐라이드0.35g우리가 처음 예상했던 것과는 달리 수득률이 100%는 되지 않았다. 처음 실험한 1g의 아세트아닐라이드와는 달리 0.4g의 재결정을 얻었고수득률={재결정으로 얻어진 용질의 양} over {처음 상태의 용질 } TIMES 100으로 계산하였을 때 35%의 수득률이 나왔다.7. Discussion & Feeling실험 전 예비레포트에서는 아세트아니라이드의 분리와 재결정인 실험A와 벤조산의 분리와 재결정인 실험B가 있었는데 실제 실험에서는 벤조산을 분리하는 실험B는 하지 않았다. 실험과정 첫 번째는 벤조산과 아세트아닐라이드를 1g 씩 비커에 넣고 30ml의 물을 넣는다고 조사했었는데 교수님이 말하시길 물이 아니라 증류수를 넣는다고 하였다. 가만히 생각해보니 물에는 여러 가지 이물질이 존재하기 때문에 증류수를 넣는 것이 더 재결정을 하는데 도움이 될 것 같았다. 또 이 부분에서 설명을 들을 때 교수님이 갑자기 증류수 30ml를 어떻게 재서 비커에 넣을 것이냐고 질문하셨다. 생각지도 못한 부분이었다. 정답은 눈금실린더로 잰다고 말씀하셨다. 덧붙여 액체의 부피를 잴 때에는 메스실린더, 피펫, 뷰렛이 쓰인다고 하셨고 메스실린더의 자세한 용도는 액체의 부피를 잴 때, 피펫은 10ml 이하의 용액에서 4ml를 뽑을 때, 뷰렛은 적정할 때 사용하는 것이라고 설명해주셨다. 추가적으로 시계접시는 용액을 붓고 식히는 기구, 뷰흐너 깔대기는 결정을 거르는 기구, 물중탕은 시료를 넣고 물을 데워서 시료를 증발시키는 기구라는 것을 더 알게 되었다. 앞으로 예비레포트 뿐만 아니라 곧 우리조가 발표하게 될 실험일 때에도 이러한 것까지 자세하게 조사해야 한다고 다짐했다. 실험을 잘했다고 생각한 부분은 PH지시종이로 용액의 PH를 확인했을 때인데 다른 조 에서는 PH지시종이를 비커 안에 넣고 흔들어서 PH지시종이의 색소가 빠져나와 비커가 뿌옇게 된 반면 우리는 맑고 투명하게 되어서 정말 실험.

공학/기술| 2014.05.16| 9페이지| 1,000원| 조회(492)

재결정, 용해도, 일반화학실험, 재결정과 거르기, 혼합물의 분리와 정제

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간단한 유리세공

1. Title . 간단한 유리세공2. Introduction유리세공을 함으로써 실험에 필요한 기구를 만들어 실험을 더 편하고 능률적으로 사용하는데 도움을 줄 수 있다. 많은 화학실험에서 기초적인 것이므로 학습해두는 것이 좋다. 실습을 통해 상황에 맞게 유리관을 사용할 수 있는 능력을 기르는 것이 이번 실험의 목표이다.3. Principle & Theory1)유리의 특성과 성질유리는 단단하고 깨지기 쉬운 비결정성 고체(과냉각된 액체)를 뜻한다. 투명하고 매끄럽고, 생물학적으로 비활성인 특징이 있어 창문, 병, 안경 등을 만드는 데 쓰지만 깨지기 쉽다는 단점이 있다. 모래나 수정을 구성하는 이산화규소가 주요 성분인 소다 석회 유리나 보로규산염(보로실리카)유리, 아크릴 수지, 설탕 유리, 운모 또는 알루미늄등도 유리에 포함된다. 손쉽게 재생해서 다른 모습으로 만들 수 있다는 특징이 앞으로도 인류문명에서 빼놓을 수 없는 물질로 남을 것이라는 기대를 가능하게 한다.ㄱ.열적 성질→일반적으로 비결정성 고형물을 유리라고 한다. 비결정 고형물이란 원자가 일정한 규칙에 따라 결합된 금속이나 비금속과는 달리 원자가 불규칙하게 연결된 것을 말한다. 그렇게 때문에 녹는점이 일정하지 않으며 가열해도 끓지 않고 물엿처럼 녹아서 신축성 있는 물체로 변했다가 식으면 다시 단단한 덩어리로 굳는다.→유리를 가열하면 팽창하고 냉각하면 수축하나 열전도체로는 적합하지 않다. 유리는 내부와 표면의 냉각속도가 다르므로 강화유리의 경우 갑작스런 온도변화는 응력이 생겨 유리가 깨지는 원인이 된다.ㄴ.광학적 성질→유리는 보통의 빛은 통과시켜 투명하지만 적외선과 자외선은 통과시키지 않는다.→유리는 부분적으로 투명한 특징을 가지고 있다. 원자가 불규칙하게 연결돼서 조성을 이루고 있기 때문이다. 유리는 대부분의 빛을 다 투과시키기 때문에 유리를 투명한 물질로 분류하고는 있다.ㄷ.물리적 성질→유리는 실온에서 탄성이 있는 고체이다. 유리는 깨지기 쉽고 강도가 낮은 것처럼 보이나 실제로 매우 강하다. 유리는 인장강도솜씨와 열의 상태에 따라서 휘거나 구부릴 수 있으며 젤리와 같은 상태에서 여러 가지 다른 모양으로 변화시킬 수 있는 물질이다.※피로파괴 : 일정한 힘이 반복적으로 가해져 재료가 파괴되는 현상2)유리의 구조유리가 고체인가 액체인가를 간단히 말하기는 어렵다. 대개의 액체는 냉각하면 일정한 온도에서 응고하여 결정이 된다. ( 예를 들어 물은 0℃에서 얼음이 된다.) 그러나 어떤 종류의 액체는 냉각함에 따라 점점 점성이 증가하여, 결정을 이루지 않은 채 고체가 되는 것이 있다. 액체에 있어 각 원자는 움직이기 쉬우며 무질서하게 배열하고 있으나, 결정에서는 원자가 질서 있게 배열되어 있다. 따라서 액체가 고체로 되려면 원자가 질서 있게 배열되어야 한다. 그런데 용해된 물질이 점성이 높은 경우 원자가 움직일 수 없으며, 무질서한 배열이 변경되지 않고 굳어 버린다. 이와 같은 상태로 굳은 것이 유리이며, 그 때문에 유리는 일정한 융점이 없다. 유리는 원자가 움직이기 어렵고 액체의 성질을 나타내지 않으므로 액체는 아니다. 그렇다고 해서 고체라고도 할 수 없는 것은, 원자가 무질서하게 배열되었고 열을 가하면 물렁물렁해지기 때문이다. 즉 어떤 면으로는 고체, 어떤 면으로는 액체라는 이상한 성질을 가졌다.←유리의 연속적인 불규칙 망목구조3) 유리의 종류유리는 종류와 그 성분에 따라 매우 다양한 특성을 나타내고 어떻게 만드느냐에 따라서 특수한 유리도 만들 수 있다. 화학실험실에서는 주로 소다-석회유리와 보로규산염 유리를 많이 사용한다. 이 두 가지 유리의 종류를 알아보고 비교하기 전에 이 실험의 중요한 원리인 ‘열팽창과 열팽창계수’와 관련해서 알아볼 것이다.≫열팽창과 열팽창계수열팽창이란 물질이 열을 받았을 때 그 부피가 커지는 현상을 말한다. 그 이유는 물질을 이루는 입자들이 열을 받음으로 인해 운동에너지가 커져 입자운동이 활발해지기 때문이다. 금속의 경우 열팽창 될 때 변형되는 길이(?l)는 변한 온도(?t), 0℃ 에서의 원래 금속 길이(l)와 1차 비례하며 계수는 α로 표시한다. 샤를의 법칙을 적용하면 온도 증가량과 부피의 증가량은 비례한다. 이는 물체 내의 분자들이←샤를의 법칙열에너지를 흡수하면서 운동에너지가 커져 분자간의 거리가 멀어지기 때문이다. 유리관 구부리기, 모세관 만들기에서 유리관을 가열할 때 유리관을 일정한 속도로 돌리며 가공하려는 부위를 동일한 넓이로 유지하기 위해서이다. 그래서 유리관을 빠르고 일정한 속도로 돌리면서 온도가 가열하는 부위에 골고루 퍼지도록 해야 한다. 유리는 다른 고체에 비해 열팽창계수가 작다. 즉, 1℃ 가 상승하더라도 다른 고체물질보다 유리의 부피가 증가하는 비율이 더 작다는 것이다.※열팽창계수→열팽창에 의한 물체의 팽창 비율. 보통일정한 압력에서 온도가 1℃ 올라갈 때 마다의 부피증가율로 표시한다.●소다-석회 유리생산되는 유리 중에 가장 일반적인 형태의 유리이다. 70%의 실리카(이산화규소), 15%소다(산화나트륨), 9%의 석회(산화칼슘)와 소량의 여러 가지 화합물로 이루어져 있다. 소다는 융제로 작용하여 실리카의 녹는점을 낮추며, 석회는 실리카의 안정제로 작용한다. 소다-석회 유리는 값이 싸고 화학적으로 안정하며 적당히 단단하면서도 작품을 끝마무리할 때 필요하면 언제든지 다시 녹일 수 있기 때문에 세공이 쉽다. 이와 같은 성질 때문에 백열전구, 창유리, 병, 공예품 제조에 널리 사용된다. (※융제→용해를 촉진하기 위해 섞는 물질) 소다-석회 유리는 300~400℃에서 쉽게 물렁해지고 구부러진다. 하지만 열팽창계수가 다른 유리에 비해 크므로 급하게 가열하면 열변형력이 생겨 깨질 위험이 있기 때문에 서서히 가열해야 깨지는 것을 방지할 수 있다. (※열변형력→열(외부 힘)에 대해 변형되는 것을 저항하는 힘)●보로규산염(보로실리카)유리보로실리카유리는 실리카와 산화붕소의 혼합물로 700~800℃ 아래에서 부드러워지지 않기 때문에 산소-천연기체 불꽃과 같은 높은 불꽃을 내는 장치를 써야한다. 이 유리는 열팽창계수가 낮기 때문에 급격한 온도 변화에도 잘 견딘다.소다-석회 유리보로규산염 유리조성이산화규열용 그릇,실험용 유리기구상품명-파이렉스(pyrex), 키맥스(kimax)상대적 가격낮다높다4.Apparatus & Reagents분젠버너줄유리관5.Procedure1) 유리관 자르기→ 평평한 실험대위에 유리관을 올려놓고 줄로 한 번에 흠집을 낸다.→ 흠집 낸 부분을 아래쪽으로 향한 뒤 흠집 반대편에 두 엄지손가락을 대고 약간의 힘을 줘서 꺾는다.2) 유리관 끝을 불로 다듬기 (쇠그물 로도 다듬을 수 있다.)→막 자른 유리관은 절단부분이 날카롭기 때문에 버너의 중앙 불꽃에서 약간 윗부분에 파묻고 관을 회전시키면서 고르게 가열하여 끝을 둥글게 다듬는다.→불꽃으로 다듬은 유리관의 끝은 둥글어야 한다. 너무 가열하면 구멍이 좁아질 수 있으니 이점에 주의한다.3) 관 구부리기→ 버너를 공기의 양을 조절하여 불꽃이 청색이 되도록 한다.→ 유리관을 두 손으로 수평으로 쥐고, 엷은 청색 불꽃 바로 위에서 돌린다.→·돌리면서 구부리려는 부분의 좌우까지 균일하게 가열되도록 한다.→ 이 때 유리관이 충분히 물러졌을 때 불꽃에서 꺼내어 구부린다.※유리관을 빠르게 구부리면 열을 다 받지 못한 부분이 팽팽해져 냉각 후 깨질 수도 있다.→ 유리관이 냉각될 때까지 평평한 석면판(쇠그물) 위에 둔다.4) 뾰족한 끝 만들기→ 분젠버너를 이용해서 관 끝을 손으로 잡고 부드러워 질 때까지 관을 굴린다.→·가열한 부분이 조금 두꺼워 지도록 안쪽으로 천천히 밀어준다.→ 불꽃에서 꺼내어 양쪽으로 잡아당긴다.(급하게→가는 모세관, 서서히→ 굵은 모세관)→ 한쪽 끝을 잡고 지면과 수직되게 세워 유리가 굳을 때까지 기다리고 이후 냉각시킨다. ←모세관 만들기→ 길게 뽑은 후 줄칼로 가운데 부분을 절단시켜 그 끝을 불꽃으로 다듬는다.※주의할 점 : 가늘게 뽑으면 그만큼 끝이 가늘어지기 때문에 다듬을 때 끝이 막힐 수도 있으니 주의한다.6. Result↑유리관을 길게 뽑은 모습이다. 오른쪽으로 갈수록 점점 짧게 다듬은 모습.↑모세관을 뽑은 모습이다. 너무 가는 모세관은 구멍이 막혀버려서 쓸 수 없다. 첫 번째것← 뾰족한 끝이 잘 만들어 졌다.← 열조절과 힘 조절을 잘못해서 하는 도중에 끊어져서 실패한 것이다.7. Discussion & Feeling이번 실험은 유리관을 이용하여 여러 가지 모양을 만드는 실험이었다. 예비레포트를 쓰면서 ‘간단하네’ 라고 생각했지만 나의 예상은 빗나갔다. 먼저 줄을 이용하여 유리관을 자르는 실험을 했다. 처음 줄칼을 잡아서 그런지 익숙하지 않아서 유리관에 흠집을 내는데 유리관에 칼이 미끄러졌다. 처음에는 유리관에 힘을 줘서 작게 자를 때 유리가루도 조금 나왔지만, 여러 번 하니 줄칼을 사선으로 잡아서 힘을 세게 한 번에 주면 흠집이 잘 난다는 사실을 알게 되었다. 자른 유리관으로 유리관 구부리기 실험을 했는데 조원이 한 번에 잘 구부려서 나도 잘할 줄 알았지만 이상하게 불균등하게 구부러졌다. ← 예를 들어 이런 모양열을 골고루 가하지 않아서 생긴 원인이었다. 그 다음으로 시도할 때에는 열을 골고루 가해주니 어느 정도 잘 구부러진 유리관을 만들 수 있었다. 다음으로 뾰족한 끝 만들기 실험을 하였는데 알고 보니 예비레포트를 찾았을 때 계속 나오는 모세관 만들기 실험과 연관된 것 이었다! 책에는 없어서 우리가 모세관 만들기 실험을 하지 않는지 알았지만 교수님이 하셔서 연관된 실험이라는 것을 알게 되었다. 모세관을 뽑을 때에도 요령이 있었다. 너무 길게 하면 모세관이 너무 가늘어져서 모세관 안쪽의 구멍이 막힐 수도 있어서 적당히 길게 뽑아야 했고, 늘리기 전에 유리관을 한쪽으로 모았다가 쭉 늘려야 했다. 그렇다고 너무 많이 한쪽으로 모았다간 중앙에 덩어리가 생기기 십상이었다. 그리고 마지막으로 유리관 끝을 불로 다듬는 실험을 했는데 너무 많이 가열하면 끝부분이 막혀버렸다. 적당한 타이밍이 필요했다. 예비레포트를 적는 내내 이 실험을 할 때 유리를 자르거나 뽑거나 구부리기만 하는데 붙일 수 있을까? 란 호기심이 발동해서 실험할 때 실패한 유리관을 가지고 붙여보았다. 물론, 원래의 모양대로는 붙일 수 없었지만 붙여서 모세관을 뽑거나 뾰족한 끝 이다.

공학/기술| 2014.05.16| 9페이지| 1,000원| 조회(188)

유리세공, 유리전이온도, 유리의 특성과 성질

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엔탈피 측정

1. Title . 엔탈피 측정2. Introduction산과 염기의 중화반응을 이용해서 엔탈피가 상태함수임을 확인한다.3. Principle & Theory1) 엔탈피 ( Enthalpy )일정한 외부 압력 하에서 계의 부피가 자유롭게 변할 때는 계의 내부 에너지 변화가 열로서 공급된 에너지와 같지 않게 된다. 요컨대, 열로서 공급되는 에너지의 일부가 주위를 밀어내는 데 필요한 일로 변환된다. 그러나 일정 압력 하에서는 가해진 열이 계의 엔탈피 H 라고 하는 열역학적 성질의 변화와 같게 된다. 이 엔탈피 변화는 다음과 같이 정의 된다.H = U + p V여기서 p는 계의 압력이며, pV는 임의의 계에 대한 H를 정의하는 데 필요한 항으로서 완전 기체가 아닌 계의 H를 정의하는 데고 이 항이 들어간다. 내부 에너지와 마찬가지로 엔탈피도 계의 현재 상태에만 의존하며 따라서 상태 함수이다. 다른 상태 함수들과 마찬가지로 어떤 처음 상태와 최종 상태 사이에서의 엔탈피 변화는 이 두 상태사이의 경로에 무관하다.① 엔탈피(enthalpy, H) : 어떤 물질이 일정한 온도와 압력 밑에서 생성되는 동안, 그 물질 속에 축적된 열에너지. ※ 표준 엔탈피 : 1기압, 25℃ 때의 엔탈피, 반응 조건이 표시되지 않는 경우엔 모두 표준 엔탈피를 의미한다.② 엔탈피 변화(ΔH) : 화학 반응에서 생성 물질의 엔탈피에서 반응 물질의 엔탈피를 뺀 값.엔탈피 변화(ΔH) = (생성 물질의 엔탈피) - (반응 물질의 엔탈피)㉠ 발열 반응 : 열이 방출되어 엔탈피가 감소하므로 ΔH 0 이다. (예) HgO(s) ---→ Hg(l) + 1/2 O2(g), ΔH= 90.8 kJ, 또는 HgO(s) ---→ Hg(l) + 1/2 O2(g) - 90.8 kJ2) 엔트로피 ( Entropy )어떤 물리계 내에서 일하는 데 사용할 수 없는 에너지를 나타내는 하나의 척도로, 일은 질서로부터 얻어지기 때문에 엔트로피의 양은 그 계의 무질서나 무작위의 정도를 나타내는 것이기도 하다. S는 계의 현재 상태에 따라 결정되기 때문에(현재 상태에 이르기 위해 어떤 경로를 택하느냐에 상관없이) 가변적인 상태, 즉 상태함수이다. 모든 자연과정은 비가역적이며, 반드시 엔트로피가 증가하게 되어 있다. 엔트로피의 개념은 1850년에 독일의 물리학자인 “루돌프 클라우지우스” 에 의해서 처음 제안되었는데 때때로 “열역학 제 2법칙” 의 형태로 표현된다. 이 법칙에 따르면 고온과 저온의 기체가 저절로 혼합될 때나 기체가 진공 내로 확산하여 갈 때 또는 연료가 연소할 때와 같은 비가역 과정에서는 엔트로피는 증가한다고 알려져 있다3) 헤스의 법칙화학반응에서 반응열을 구하는 방법에는 두 가지가 있다. 반응전후의 온도를 직접 측정하여Q = MC?T식을 이용하여 구하거나 직접 츠겆ㅇ이 곤란한 경우에는 열화학 반응식을 이용하여 간접적으로 구한다. 역화학반응식에서 엔탈피 변화의 이론값은 생성물의 엔탈피의 합에서 반응ㅇ물의 엔탈피의 합을 뺀 값이다. 엔탈피 변화?H = ∑H(생성물) - ∑H(반응물)여기서 ∑H(생성물)과 ∑H(반응물)의 값은 각각의 생성물과 반응물의 표준 생성 엔탈피 표를 이용하여 계산한다. 엔탈피는 상태함수 이므로 화학 변화 시 엔탈피의 변화는 반응물의 종류 및 상태와 생성물의 종류 및 상태만 같으면 반응경로에는 관계없이 항상 일정하다.위 그림은수증기가 될 때 내놓는 에너지는 57.8kcal이지만, 물로 될 때 내놓는 에너지는 68.3kcal 이다. 이 때 10.5kcal 만큼 차이가 나는 것은 물이 수증기로 기화할 때 필요한 열, 즉 기화열 또는 증발열 때문이며, 전체 반응에서 수소와 산소가 어떤 경로를 거치든반응에 따르는 총 열량은 변함이 없다.※ 반응 경로와 헤스의 법칙의 이용헤스의 법칙을 이용하면 실제로는 일어나지 않는 반응에 대해서도 관여하는 에너지가 얼마인지를 계산해 낼 수 있다. 다음 반응식을 보고 일산화탄소의 생성열을 계산해 보기로 한다.C(s) + O2(g) --> CO2(g), ?H1 = -94.1kcal ←ㄱCO(g) + 1/2O2(g) --> CO2(g), ?H2 = -67.6kcal ← ㄴC(s) + 1/2O2(g) --> CO(g), ?H = ?일산화탄소의 생성열을 구하기 위해 필요한 것은 탄소, 산소, 일산화탄소이므로 ㄱ,ㄴ 두 식으로부터 필요하지 않은 물질인 이산화탄소를 소거하면C(s) + 1/2O2(g) - CO(g) --> , ?H = -26.5kcal 이므로 좌변의 CO(g)를 이항시킨다.따라서 C(s) + 1/2O2(g) --> CO(g), ?H = -26.5kcal로 반응식이 완성된다. 일산화탄소가 생기는 반응은 일산화탄소 1몰 당 26.5kcal의 열을 방출하는 발열 반응이다.4) 반응열화학반응이 일어날 때 흡수, 또는 방출되는 열량 ※ 반응열의 종류① 생성열 : 성분 원소로부터 물질 1몰이 생성될 때의 반응열ex) N2(g)＋O2(g) → 2NO(g)-181kJ② 분해열 : 물질 1몰이 성분 원소로 분해될 때의 반응열ex) 2NO(g) → N2(g)＋O2(g)＋181kJ③ 연소열 : 물질 1몰이 완전 연소할 때의 반응열ex) 2CO(g)＋O2(g) → 2CO2(g)＋568kJ④ 중화열 : 산과 염기가 중화하여 H2O(l) 1몰이 생성될 때의 반응열ex) H＋＋OH－ → H2O＋58kJ5) 생성열반응열의 일종으로, 물질 1㏖을 그 성분원소로 합성할 때 방출되는 열량. 홑원소물질로 직접 합성할 수 없는 경우에는, 헤스의 열화학법칙을 이용해서 여러 반응을 조합하고 열화학방정식으로 구하려는 반응의 생성열을 계산한다. 반응이 25℃, 1atm의 조건에서 일어난 경우로 환산한 값을 표준생성열이라고 한다.6) 열량계물리적 또는 화학적 변화과정에서 흡수되거나 방출되는 열량을 측정하는 장치.※ 열량계가 갖추어야 할 조건① 열을 흡수할 물질.② 열의 출입을 기록할 수 있는 장치. (온도계, 기록계 등)③ 계를 주위로부터 격리할 수 있는 단열장치.

공학/기술| 2014.05.16| 5페이지| 1,000원| 조회(225)

엔트로피, 열량계, 엔탈피, 헤스의 법칙, 엔탈피 측정

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