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9차, 엽록소의 스펙트럼 평가A+최고예요

결과 보고서제목 : 엽록소의 스펙트럼1. 실험결과2. 결과분석3. 생각해볼 사항4. 참고자료1.실험결과1)식용색소 실험(1)노란색 식용색소(2)파란색 식용색소(3)노란색소+파란색소(1:1) => 녹색용액(4)녹색색소(혼합용액 아님)2) 지시약 실험(1)브로모티몰블루 지시약(BTB)(2) BTB + pH5.0완충용액(1:1)(3)BTB+pH6.86완충용액(1:1)(4) BTB+pH8.0완충용액(1:1)3)엽록소 실험(1)시금치 추출액+pH5완충용액(1:1)(2)시금치 추출액+pH6.86완충용액(1:1)(3) 시금치 추출액+pH8완충용액(1:1)2. 결과 분석1)식용색소 실험과 지시약 실험의 비교식용색소의 파장을 검사해보면 노란색은 450(nm)에서 최대치를 나타냈고 그 주변으로 커다란 산 모양으로 파장이 분포하였다. 파란색은 노란색 파장 영역과는 먼 곳인 635(nm)정도에서 최대치를 나타냈고50(nm)정도 산 모양으로 파장이 분포하였다. 이 두 용액을 섞었을 때는 녹색용액으로, 흡광도는 1에 미치지 못하였지만 두 파장 영역 모두에서 최대치가 나타났다. 섞은 용액이 아닌 원래 녹색 색소의 용액의 파장을 검사했을 때도 섞은 용액의 파장과 동일한 영역이 표시되었다.다음으로 지시약은 BTB로, 산성일 때 노란색, 중성일 때 녹색, 염기성일 때 푸른색(파란색)을 띈다. 완충용액 pH를 증가시켜가며(5.0, 6.86, 8.0) 실험했으므로 BTB와 완충용액을 1:1로 섞었을 때 색깔 또한 노란색, 녹색, 파란색이 나타났다. 파장 영역 또한 흡광도는 약간 차이가 있었지만 색깔별로 동일한 영역이 표시되었다.-녹색을 띄는 용액 : BTB+pH6.86완충용액-값 추측완충용액이므로 헨더슨 하셀바 공식(Henderson-Hasselbalch equation) 이용한다.:여기서 완충용액이므로 [A-] : [HA] = 1 : 1 이라고 가정한다. 그러면 공식은이므로 pKa값은 pH와 같은 값을 갖는다. 따라서①BTB+pH5.0완충용액의 pKa : 약 5.0②BTB+pH6.86완충용액의 pKa : 약 6.86③BTB+pH8.0완충용액의 pKa : 약 8이라 할 수 있다.2)지시약 실험과 엽록소 실험의 비교앞에서 식용색소의 파장 영역과 지시약의 파장영역이 색깔별로 같다는 것을 보였다. 엽록소 실험에서는 앞의 두 실험과 차이가 있었다. 시금치를 으깬 용액이었는데, 완충용액의 pH에 따라 흡광도는 조금씩 차이를 보였으나 파장 영역은 pH 변화와 관계없이 430(nm)에서 큰 산 모양, 670(nm)정도에서 두 번째로 큰 산 모양이 나타났다. 실험지침에 ‘식물의 광합성에 필수적인 엽록소는 파장이 짧은 500nm이하와 파장이 긴 600nm이상의 빛을 흡수한다’고 나와 있는데 이것이 pH환경이 달라져도 마찬가지임을 증명하였다.3. 생각해볼 사항1)지시약과 엽록소의 차이를 분자구조와 연결해서 생각해 보기-지시약-엽록소BTB지시약은 pH에 따라 H+이온이 붙었다 떨어졌다 하면서 분자 자체의 색이 변하게 된다. 그러나 엽록소의 경우 이렇게 H+를 붙였다 떼는 것이 가능하지 않다. C와는 비교적 강한결합을 하고 있고 나머지는 H가 O와 직접 결합하는 것이 없기 때문이다. 따라서 H+의 이동이 없고 분자 자체도 변화가 없으므로 pH가 변해도 동일한 색(녹색)이 나온다(강산이나 강염기를 첨가하면 분자 자체가 변형되어 색이 바뀌게 되는 경우는 있다). 파장을 검사했을 때도 그와 같은 결과가 나온다.2)엽록소와 헤모글로빈의 색깔이 다르게 보이는 이유(공통점과 차이점)공통점 : 엽록소와 헤모글로빈의 헴은 구조, 합성과정이 비슷하다. 두 분자 모두 포르피린(protoprophrin) 4라는 분자를 기본베이스로 한다.차이점 : 엽록소는 주로 마그네슘이나 망간 이온을 , 헤모글로빈은 철 이온을 넣고 주변의 작용기의 변형을 주면 각각 다른 형태가 된다. 망간이나 마그네슘은 철에 비해 전기음성도가 낮기 때문에 철보다는 전자를 쉽게 방출할 수 있다. 그래서 광자에 의해 에너지를 받은 전자를 방출해 전달해야하는 엽록소는 철보다는 망간/마그네슘 이온들을 선택했고, 헴은 오로지 산소보다 전기음성도가 낮으면서 주위에 흔하며 생체 내에 이용/흡수할 수 있고 분자와의 친밀도를 고려했을 때 가장 알맞은 철 이온을 받은 것이다.

자연과학| 2011.11.21| 7페이지| 1,500원| 조회(2,639)

엽록소, 흡수, 잎, 스펙트럼, 초록색, 색소, 분광기, 파장, 엽록소의 스펙트럼

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8차, 인산 적정과 완충 용액

결과 보고서제목 : 인산의 적정과 완충용액1. 실험 결과2. 결과 논의3. 생각해볼 사항4. 참고 자료1. 실험결과1)pH 변화 측정더해준 NaOH(ml)NaOH 총량(ml)pH더해준 NaOH(ml)NaOH 총량(ml)pH001.6223510.25551.9723710.455102.4013810.533132.8213910.602153.6314010.662175.9714110.712196.3914210.761206.5114310.811216.6614411.851226.7724611.931236.8824811.990.523.56.9325012.050.5247.0025212.100.524.57.0525412.150.5257.1025612.181267.2325812.221277.3626012.251287.5326212.281297.7336512.312319.1523310.002)적정 곡선(표 아랫부분은 생략)-추세선을 추가하였음.-x축 : NaOH의 부피, y축 : pH당량점 : H+와 OH-의 양이 서로 같아지는 점(pH=7)종말점 : 실험상 중화반응이 끝났다고 생각되는 점-종말점 : NaOH가 24ml일 때 pH가 7로 나타나므로 이 점이 종말점이다.-인산의= 7.1->: 완충작용 세 번째로 큰 영역= 6.2->: 완충작용 두 번째로 큰 영역=->: 완충작용 첫 번째로 큰 영역2. 결과 논의-단위 및 계산핸더슨 하셀바 공식(Henderson Hasselbach's equation) :실험할 때 NaOH의 부피와 해당 pH를 측정했기에 별다른 단위는 필요없었음.완충작용이 최대가 되는 지점은 약산과 그 약산의 짝염기 농도가 1대 1로 존재할 때 즉,= 0 일 때 나타난다. 인산은 한 분자 당 수소이온이 세 개가 들어있기 때문에 K 값이 세 개가 있다. 완충작용 최대점은 pH = pKa 점이고 실험 결과 마지막 부분에 표와 함깨 보면 이 pH에 해당하는 점이 모두 완충작용이 일어나는 지점임을 확인할 수 있다.-오차실험할 때는 단순히 적정을 하고 pH만 기록하여 끝냈기 때문에 커다란 오차는 발견하지 않았다. 적정을 빠르게 하긴 했지만, 비커 안의 스터링 바(Stirring bar)로 용액을 빠르게 잘 저어주고 있었기 때문에 오차 요인이 되지 않았다. 만약 오차 요인이 있었다면, 뷰렛에 들어있는 NaOH 부피 눈금을 읽을 때 용액 양의 미세한 차이를 보지 못한 점이었다.-관찰사항앞의 그래프를 분석해 보면, NaOH부피가 0~15ml일 때 미미한 완충구간이 있었고, 20~30ml가 두 번째, 35~40ml가 세 번째, 40~끝까지가 네 번째 완충구간이었다. 비교적 뚜렷한 완충구간은 두 번째, 세 번째, 네 번째 완충구간이었다. 그런데 실험 결과에서 pK값 계산을 보면 세 번째는 완충 구간으로 나타나지 않는다. 표와 같이 보면 이 구간에서는 딱히 0.5ml 간격으로 촘촘히 측정한 것도 아니었는데, 왜 이러한 구간이 나왔는지 의문이 들었는데, 사견으로는 다른 구간들에 비해 더 촘촘한 간격(1ml)로 측정했기 때문일 것이라 생각한다. 이 외에 한 가지 한계점은, 첫 번째 완충구간인 pH=2.14 근처에서 넣어준 NaOH부피가 2, 3, 5ml와 같이 큰 간격을 가지는 값이었다는 것이다. 1ml나 0.5ml 간격으로 적정했다면 완충구간이 앞의 그래프보다 더 뚜렷하게 나타나지 않았을까 하는 아쉬움이 있었다. 이 두가지의 한계점을 제외하고는 결과가 잘 된 실험이었다. 오랫동안 이론상으로만 알고 있었던 적정 곡선을 실험을 통해 증명해보는 보람된 시간이었다.-결론인산(H3PO4) 용액을 NaOH로 적정하며 pH 변화를 알아보았더니 세 구간의 완충 영역이 있었다.3.생각해볼 사항1)완충 작용이 가장 크게 나타나는 때와 그 이유는?-> pH가 12 전후에서 가장 크게 나타났다. 왜냐하면 첫째, 완충용액은 약산과 약산의 짝염기의 농도가 1대 1일 때 가장 크게 나타나는 지점인데, pH=12.3일 때가 이러한 지점이기 때문이다. 둘째, 인산은 한 분자 당 수소이온을 세 개 지니는 3가산이기 때문에 첫 번째 수소이온이 이온화될 때 가장 쉽게 되고 두 번째, 세 번째로 갈수록 해리되기 어려워진다. 그러면서 마지막으로 남은 수소 이온들을 NaOH와 중화하는데 다 쓰기 때문에 가장 완충이 잘 된다(NaOH용액의 pH와 비슷한 이유도 있다).

자연과학| 2011.11.21| 3페이지| 1,500원| 조회(1,446)

인산, 용액, 적정, 완충, 중화, 적정곡선, H3PO4, 인산 적정과 완충 용액

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7차, 화학전지와 전기화학적 서열

결과보고서제목 : 화학전지와 전기화학적 서열< 차 례 >1.실험결과2.결과분석3.생각해볼 사항4.참고자료1. 실험결과-실험 A. 전기화학적 서열Cu판-?(먼저 발생)?(나중 발생)Zn판-Pb판?-(?: 표면에 금속 석출,: 변화 없음)산화되려는 경향 : Zn > Pb > Cu환원되려는 경향 : Cu < Pb < Zn-실험 B. 화학전지이론값1차 실험2차 실험Zn ? Cu1.1V0.800.80Zn - Pb0.63V0.400.45Pb - Cu0.470.250.30Zn ? Cu (환원) :(산화) :Zn ? Pb (환원) :(산화) :Pb ? Cu (환원) :(산화) :2. 결과 분석-실험 A. 전기화학적 서열교과서에서 배운 금속의 반응성 순서Ka > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au실험에서 산화되려는 경향과 환원되려는 경향은 이 이론을 만족한다.-실험 B. 화학 전지1차, 2차 실험에서 모두 이론값보다 작은 전압이 측정됨.전자의 이동방향에 따라 전극을 연결했기 때문에 전압계의 화살표는 항상 양의 방향으로 움직임.항상 금속의 반응성이 큰 쪽에서는 산화, 작은 쪽에서는 환원 반응이 일어나서 전류가 흐름.*오차요인-실험A. : 없음.-실험B. : 생각해볼 사항 3)에서 자세히 다룸.*실험 의의-화학 수업에서 익힌 내용을 토대로 실험을 수행하였기에 정확한 실험을 할 수 있었음.-처음으로 금속을 이용한 실험을 하였음.-전원장치 없이 전류를 흐르게 해봄.*실험 한계-실험 B.에서 오차가 다소 있었음.-예전부터 잘 알고 있었던 금속으로 실험했기 때문에 흥미가 떨어짐.*결론-금속의 반응성 순서대로 전기화학적 서열이 결정되고, 두 금속으로 화학전지를 만들면 반응성이 큰 쪽이 (-)극, 반응성이 작은 쪽이 (+)극이 되어 전류가 흐른다.-전류(전위)는 금속에 따라 다른 값을 가지며, 수소(H)를 기준으로 측정한 전위를 표준 환원전위라 한다.3. 생각해볼 사항1) 만약 전극을 담그는 용액의 농도를 바꾸면 전압이 어떻게 바뀌는가?Nernst(네른스트) 공식 :이 공식을 사용하면 전압이 어떻게 바뀌는지 알 수 있다. 예를 들면 아연 전극을 0.1M황산아연 수용액에 넣었다고 가정한다.에서 황산아연 수용액의 농도가 증가하면 정반응이 우세해진다. 따라서 공식에서 분수식의 크기는 작아지고 E는 따라서 커진다. 이는 농도가 커질수록 표준 환원전위가 더 커지므로 전압이 증가함을 알 수 있다.그러나 일정 농도 이상이 되면 농도는 전압에 영향을 거의 주지 않고 전지의 수명만 길어지게 한다.2) 시간이 지나면 두 전극 사이의 전위차는 어떻게 달라져 있는가?다른 이물질이 환원되어 전압을 떨어뜨리는 작용을 하지 않는다면, 그리고 시간이 매우 오래 지나면 전위차가 0이 된다(양쪽 전지의 전위가 같아진다).3) 부록의 표준 환원 전위에서 계산한 전위차와 실제 측정값이 다른 이유는 무엇인가?(오차요인)첫째, 부록에서의 표준 환원전위는 특정한 온도, 압력 조건에서 알아낸 것이다. 그러나 실제 실험할 때는 그러한 조건을 맞추지 않았다. 둘째, 부록의 전위는 수소를 기준으로 측정한 것이다. 그러나 이번 실험에서는 수소를 사용하지도 않았고, 상대적인 전위차만 알 수 있었다. 셋째, 생각해볼 사항 1)의 식에서 Q =

자연과학| 2011.11.21| 3페이지| 1,500원| 조회(377)

산화, 표준, 전지, 화학전지, 전류, 전위, 환원, 화학전지와 전기화학적 서열, 표준..

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6차, 용해도곱 상수의 결정 평가A+최고예요

결과 보고서제목 : 용해도곱 상수의 결정1. 실험 과정&결과2. 결과 논의3. 생각해볼 사항4. 참고 자료1. 실험 과정&결과-실험 과정①물에 씻어 말린 100ml 비커 4개를 준비한다.②비커에 각각 증류수와 0.1M, 0.05M, 0.025M, NAOH 수용액을 50ml씩 넣는다.③약숫가락으로 Ca(OH)2 가루를 각 비커에 넣고 10분간 저어준다.④평형상태에 도달할 때까지 약 10분간 저어준 뒤, 각 용액을 뷰흐너 깔때기를 이용해 감압하면서 거른다(거른 액이 묽어지면 안됨).⑤각 용액의 온도를 기록한다.⑥거른 액의 25ml를 눈금실린더로 취해, 100ml 삼각 플라스크에 담는다.⑦페놀프탈레인 지시약을 한두 방울 떨어뜨린다.⑧0.1M HCl 표준용액을 뷰렛에 넣고 적정한다.-실험 결과1) 용해도와 용해도곱 상수 계산적정에 사용된 0.1M HCl 용액의 부피(ml) -> 뷰렛의 눈금 측정적정에 참여한 [OH-](M) :(단위를 L로 해도 마찬가지로 소거되므로 편의를 위해 ml로 계산)초기 [OH-](M) :=->증류수의 초기 OH- 몰수는 0이라고 한다(비전해질이므로). 또한 각 [OH-](M)는 NaOH가 모두 이온화 된다고 가정하면 처음 시약에 표시된 몰농도와 동일하다.(참고.) 위의 분수식에서 분자(NaOH의 몰수)를 구하는 방법 : 각 용액의 NaOH 몰농도(M)각 용액의 적정 부피(0.025L)Ca(OH)2가 녹아서 생긴 [OH-](M) : 적정에 참여한 [OH-](M) - 초기 [OH-](M)[Ca2+](M) : Ca(OH)2 한 분자가 이온화 되었을 때 Ca2+ 농도는 OH- 농도의 절반이다. 또한, Ca(OH)2 가루를 넣기 전에 용액에 이미 [OH-]가 존재하고 있었으므로 [Ca2+](M)는(용액의 부피가 0.025L로 같으므로, 굳이 몰수를 통해 계산을 하지 않고 농도로만 계산 가능)에서 Ca(OH)2의: 6.5(실험 지침에서는 4.0이라 되어 있음)실험을 통해 구하는:Ca[OH]2의 용해도(M) : 앞에서 식을 계산할 때 이온화된 용액의 Ca2+ 계수 = Ca(OH)2의 계수 이므로, x값이 각 용액에 대한 Ca[OH]2의 몰 용해도(M)가 된다.이를 계산하여 표로 나타내면 다음과 같다.증류수0.1M NaOH용액0.05M NaOH용액0.025M NaOH용액온도()21202020적정에 사용된 0.1M HCl 용액의 부피(ml) -> 뷰렛의 눈금 측정12.723.918.215.5적정에 참여한 [OH-](M)= 0.051(M)= 0.096= 0.073(M)= 0.062초기 [OH-](M)00.1(M)0.05(M)0.025(M)Ca(OH)2가 녹아서 생긴 [OH-](M)0.051(M)초기[OH]보다 적정에 참여한[OH]가 더 작음 -> 0(M)0.073 ? 0.05 = 0.0230.062 ? 0.025 = 0.037(M)[Ca2+](M)(x값)= 0.026M)0= 0.016= 0.019= 67.6260= 8.464= 26.011Ca(OH)2 용해도(M)(x값)0.026(M)00.016(M)0.019(M)-> 실험을 통해 구한 Ca(OH)의평균값:= 25.5262) 실험에서 얻은값과 문헌에서 조사한값을 비교하고, 차이가 나는 이유를 설명하시오.문헌에서 조사한값(25에서) : 6.5(실험 지침에서는 4.0이라 되어 있음)차이가 나는 이유는 에서 다룸.2. 결과 논의- 용해도와 용해도곱상수 계산용액 반 방울만큼이 결과를 크게 다르게 하는 실험을 했다. 이번 실험의 목적은 소수점으로 값이 매우 작게 계산되는 용해도곱상수를 계산하는 것이었다. Ca(OH)2의 용해도를 구하는 것은 각 용액의 용해도곱상수 구하는 과정에서 구할 수 있었다. 전반적으로 결과값들을 볼 때, 모든 값들이 이론값과 크게 벗어나 있었다(한계1). 계산하는 과정에서 이 계산이 맞을까 하는 의심이 들 때도 있었다. 평균을 했을 때는 어느 정도 근접해지지도 않았다. 그리고 이번 실험에서 혼란스러웠던 점은, 문헌(교과서)에서 제시한이론값이 실험지침에 나온 값과 달리 25에서 6.5이었다는 것이다. 따라서 어느 것으로 비교해야 할지 난감하였다. 심지어 수산화칼슘의 이론적인값이 1.3이라는 인터넷 자료도 있었다(한계2). 결국 실험지침을 따르기로 하고, 오차를 분석했다.실험에서 얻은값과 실험지침에서 제시된 값을 비교해 보았다. 이 커다란 오차가 어디에서 나왔는지가 관건이었다. 생각해보니 첫째로 온도계로 측정한 온도()가 달랐다는 점이 있었다(오차요인1). 실험 당시 측정된 온도는 20~21였다. 25일 때의 이론적인값과는 맞지 않았다는 것이다. 화학 강의에서는 일반적으로값은 온도가 올라갈수록 높아진다고 배웠다. 그런데 왜 온도가 더 낮았음에도값이 더 크게 나왔을지 생각해 보았다. 진척이 없어 인터넷에서 수산화칼슘에 대한 용해도 값들을 찾아보았다. 그러다가 이런 자료를 보게 되었다.0.189 g/100 mL (0 °C에서의 용해도)0.173 g/100 mL (20 °C에서의 용해도)여기에서는 강의를 통해 알게 된 내용을 그대로 적용하면 안 된다는 것을 알게 되었다. 위 자료를 보면 화학 반응식에서 온도가 낮아질수록 정반응이 우세해지고, 수산화칼슘의 용해도가 커지는 발열반응임을 알 수 있었다(그래서 실내 온도가 20보다 낮은 10월에 어느 날 실험했는데도 온도계로 용액의 온도를 쟀을 때 20가 나올 수 있었다는 것도 알게 되었다). 즉 실험지침에서는 25에서 의값이고, 실제 실험은 20일 때 였으므로 용해도상수값이 더 큰 것은 당연한 것이었다.이러한 큰 오차요인 외에도 다른 부수적인 요인도 있었다. 또 다른 변수를 생각해 본 것은 감압하면서 NaOH + Ca(OH)2 용액을 거를 때 평형상태가 깨졌다는 점이 있었다(오차요인2). 즉, 표를 볼 때 왼쪽에서 첫 번째와 네 번째 실험은값이 비교적 크게 나왔는데 이것은 용액을 거를 때 미세한 Ca(OH)2 가루가 거름종이로 다 걸러지지 않아서 적정할 때 HCl 부피가 더 많이 필요했기 때문이었을 것이고, 따라서값 또한 크게 나온 것임을 알 수 있었다. 반대로,값이 이론값 근처보다 약간 못 미치는 값이 나온 두 번째, 세 번째 실험은 다음과 같은 과정이 있었을 것이라고 생각할 수 있다. Ca(OH)2의 미세한 가루가 거름종이로 걸러지는 그 순간 화학 반응식에서 좌변의 양이 줄어들어 평형이 깨져 이온상태로 녹아있던가 다시 고체로 석출된 것이다. 따라서 수산화칼슘이 원하는 양보다 더 많이 거름종이에 걸러져 적정에 쓰인 HCl부피가 이론값보다 적게 측정되고값도 다른 실험보다 작게 나온 것이다.그런데, 여기서 또 다른 의문점은 표에서 두 번째 실험이다. 왜 0이라는 값이 나왔을까 생각해 보았다. 초기에 NaOH만 넣은 용액의 OH- 농도보다 적정에 쓰인 OH- 농도가 더 작을 수 있다는 것인가 하고 생각하였다. 이는 공통이온효과로 설명할 수 있었다. 여기서 공통이온은 OH- 이온이다. 물에 녹아 있던 OH-가 많으면 수산화칼슘의 물에 대한 용해 반응식에서 공통이온효과로 역반응이 우세해 진다. 즉, 두 번째 실험에서는 NaOH의 농도가 나머지 세 번의 실험보다 컸기 때문에 많은 OH- 이온이 녹아 있었고, 공통이온효과가 가장 크게 나타나 수산화칼슘 고체 가루는 역반응이 더 우세하여 녹은 가루마저 다시 석출된 것이다. 수산화나트륨의 OH-이온이 수산화칼슘의 역반응에 쓰여 수산화칼슘 용해 반응 자체를 막은 셈이다.이번 실험은 결과값의 차이와 오차가 다른 실험들에 비해 컸지만, 전체적으로 오차를 잘 설명할 수 있었던 실험이었다(결론). 이렇게 실험함으로써 강의시간에 배운 용해도 내용을 상기해 볼 수 있었고, 이론적으로만 알고 있었던 내용을 실험을 통해 복습하면서 다지는 실험이 되었다(의의).3. 생각해볼 사항1)우리가 실험을 통해 구한 Ca(OH)2의 몰 용해도를 용해도(g)으로 환산했을 때, 그 값은 이론상 용해도(g)값과 일치하지 않는다. 그 이유를 설명하시오.

자연과학| 2011.10.17| 4페이지| 1,500원| 조회(186)

용해도, 용해도곱 상수, naoh, Ksp, Ca(OH)2

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5차, 산화-환원 적정 - 과망간산법 평가A+최고예요

결과 보고서1.실험 과정&결과2.결과 토의3.생각해볼 사항4.참고 자료1.실험 과정&결과A. 과망간산칼륨 용액의 표준화@실험과정①순물질 옥살산나트륨 0.35g을 전자저울로 정확히 측정해서 50ml부피 플라스크에 넣고 눈금까지 증류수를 채운다(옥살산나트륨 표준용액).②피펫으로 약 0.05M옥살산나트륨 표준용액 10ml를 정확히 취해서 250ml 삼각플라스크에 넣고 60ml 증류수와 황산 5ml를 넣는다.③온도가 70~80도 정도인 물중탕에 삼각 플라스크를 넣고 잘 흔들어 주면서 과망간산칼륨 표준용액(몰농도모름)이 담긴 뷰렛을 이용하여 적정한다.④옅은 자주색이 없어지는 시간이 느려질수록 점점 느리게 적정하여 30초 이상 색이 남아 있으면 종말점으로 한다.⑤적정을 한 번 더 반복하여 과망간산칼륨 용액의 정확한 농도를 결정한다.@실험결과- 옥살산나트륨과 과망간산칼륨의 알짜이온 반응식:- 측정한 옥살산나트륨의 질량 : 0.35(정확)- 옥살산나트륨 표준용액의 몰농도 :== 0.052(M)- 옥살산나트륨 용액에서의 몰수 = 0.052(M)0.05(L) = 0.0026(mol)- 과망간산칼륨 용액에서 소비된(들어있는)의 몰수 : 0.0026= 0.001(mol)소비된 과망간산칼륨 용액의 부피(ml)과망간산칼륨 용액의 평균 몰농도(M)1차10.2=0.0992차10.0평균값10.1- 평균 과망간산칼륨 용액의 몰농도 : 0.99(M)B. 과산화수소 용액의 정량@실험과정①농도를 모르는 과산화수소 용액 10ml를 취하여 250ml플라스크에 넣고, 증류수 90ml, 황산10ml를 넣는다.②실험A.를 통해 농도를 알아낸 과망간산칼륨(표준용액)을 뷰렛에 넣고, 상온에서 플라스크를 흔들면서 적정한다.③옅은 자주색이 30초 이상 남아있으면 종말점으로 한다.④1회 더 반복하여 과망간산칼륨 수용액의 적정부피 두 값을 평균하고 계산한다.⑤과산화수소 용액의 농도를 결정한다.@실험결과#과산화수소의 몰농도(M), 밀도(g/ml), %농도를 알아내는 방법①과망간산칼륨 용액의 평균 적정부피를 구한다.②실험A.에서 구한 과망간산칼륨 용액의 몰농도로 부피를 곱해 과망간산칼륨의 몰수를 구한다.③알짜이온 반응식에서 계수에 비례하여 적정된 과산화수소의 몰수를 구한다(->몰농도 구함).④구한 과산화수소의 몰수에 과산화수소의 분자량을 곱해 질량(g)을 구한다.⑤구한 질량에 과산화수소 순물질의 밀도(g/ml)(이론값)을 나누어 실험에서 적정된 과산화수소(순물질)의 부피를 알아낸다.⑥적적에 쓰인 용액 10ml에서 순수한 과산화수소의 부피를 빼서 적정에 쓰인 물의 부피를 구한다.⑦물의 밀도를 1g/ml라 여기고, ml단위를 g단위로 환산한 뒤 과산화수소 질량과 더해 용액의 총 질량을 구한다.⑧%농도를 구한다.- 과망간산칼륨 수용액의 평균 적정부피 =(ml)- 과망간산칼륨과 과산화수소의 알짜이온 반응식:- 실험A.에서 구한 과망간산칼륨 수용액의 몰농도 : 0.099->반올림->0.1(M)- 과망간산칼륨 용액에서의 몰수 : 0.1(M)= 0.000935->반올림->0.0009(mol)- 과망간산칼륨과 반응한 과산화수소의 몰수 : 0.0009= 0.00225(mol)- 과산화수소 용액의 몰농도(증류수로 묽히기 전) := 0.225(M)- 과망간산칼륨과 반응한 과산화수소의 질량 : 0.00225(mol)34.015(g/mol)=0.077(g)- 과산화수소 용액의 밀도(실험에 쓰인 용액) : (증류수, 황산 넣기전) ==0.008(g/ml)(증류수, 황산 넣은 후) ==0.0007(g/ml)- 과산화수소 용액에서 과산화수소가 차지하는 부피 :== 0.055(ml)- 물이 차지하는 부피(증류수 90ml, 황산 10ml 넣기 전) : 10 ? 0.055 = 9.945(ml)->여기서 물의 밀도를 1g/ml라 가정하면 물 9.945ml는 9.945g인데, 이는 10g과 거의 차이가 없기 때문에 앞에서 계산한 과산화수소의 매우 적은 부피를 무시하고, 과산화수소 용액 전체 질량을 10g이라 한다.- 과산화수소 용액(증류수, 황산 넣기 전)의 %농도 :== 0.77(%)1차2차과산화수소의 적정 부피(ml)증류수로 묽히기 전 : 10ml, 증류수로 묽힌 후: 90+10 =100ml(황산 용액의 부피도 고려하면 110ml)과망간산칼륨 수용액의 농도(M)0.1과망간산칼륨 수용액의 적정부피(ml)9.19.6과망간산칼륨 수용액의 적정부피의 평균값(ml)9.35과산화수소 용액의 몰농도(M)(증류수로 묽히기 전)0.225과산화수소의 밀도(g/ml)과산화수소 순물질 : 1.4g/, 실험에서 쓰인 용액(증류수, 황산 첨가 전) : 0.008(g/ml)과산화수소 용액의 %농도(%)0.772. 결과 토의이번 실험은 저번 실험(중화 적정)과 같은 맥락으로, 산화-환원 적정 실험을 했다. 결과값들을 구하는 과정은 위의 실험결과에 제시했는데, 이론적인 수치와 비교할 방법이 없어서 오차율 또한 구하지 못했다. 그러나 만약 오차가 났다면, 첫째, 뷰렛에 들어있는 과망간산칼륨 용액을 한 방울씩 떨어뜨릴 때, 그 방울이 너무 커서 종말점이 약간 차이가 생겼다는 점, 옥살산 나트륨 0.35g 가루를 부피 플라스크에 넣을 때 벽에 붙어 다 녹지 못한 점, 실험A.에서 물중탕을 할 때 온도가 70~80도가 아닌 60~70도로 맞춰 했다는 점(실험 조교님이 온도가 높으면 부반응이 일어나 결과가 다르게 나올 수 있다고 했기 때문), 결과값들을 이용해 농도를 계산할 때 소수점 자리수가 너무 크게 나와 반올림하는 과정에서 생긴 오차가 있다는 것 이 있었다. 이러한 오차 요인들과, 농도 계산에서 더 세심하지 못한 것이 이번 실험의 한계였다. 직접 실험한 당시보다 소수점 계산에서 더 힘들었지만, 결과만 본다면 생각보다 잘 못된 실험은 아니라는 느낌이 들었다. 그래서 결론은, 산화-환원 적정 실험을 통해 과망간산칼륨 용액과 과산화수소 용액의 몰농도를 구할 수 있었고, 과산화수소의 %농도까지 구할 수 있었다.이 실험의 의의는 전혀 해볼 것 같지 않은 실험을 직접 경험했다는 점이다. 고등학생 때 화학2를 공부하면서 ‘중화적정 정도는 대학생 1학년 때 실험해 볼 만 하겠다’라고 생각했었고, 산화-환원 적정은 중화적정보다 더 까다로운 실험으로 여겼다. 그러나 막상 실험을 하고 나니 중화적정과 별로 다를 것이 없다고 생각한다.실험A.실험 지침에 나온 방법 그대로 했다. 황산의 부피 5ml가 실험에서 오차요인으로 작용할 것이라 생각했지만, 큰 부피가 아니었고 구하는 목적인 것도 아니어서 무시하였다. 실험을 통해 알아낸 결과값들이 너무 적은 것 같아서 농도를 어떻게 구할까 고민했는데, 알짜이온 반응식, 물질의 분자량, 부피 정도만 알아도 다 알아낼 수 있었던 점이 신기하였다.실험B.실험A.에서 구한 과망간산칼륨 수용액(이차표준물질)의 몰농도를 이용하여 과산화수소 용액의 농도를 알아내는 실험이었다. 크게 어려웠던 점은 없었지만, 계산값들이 소수점으로 매우 작게 나와 조금 힘들었다. 여기서는 과산화수소 순물질의 밀도(이론값)를 이용하여 질량을 구하기도 하면서 수용액의 %농도를 계산하려 했었다. 그러나 계산하고 보니 물의 부피, 질량에 비해 과산화수소의 부피, 질량이 무시할 수 있을 만큼 작아서 용액의 총 질량을 물의 부피물의 밀도라 하여 약산법으로 계산하였다. 실험 A.와 마찬가지로 알짜이온 반응식의 계수를 이용해 과산화수소의 몰수를 계산하였다.

자연과학| 2011.10.17| 4페이지| 1,500원| 조회(302)

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