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화학_전지

실험 6 : 화학 전지핵심 내용:전자, 산화/환원, 환원 전위, 화학 전지, 이온, 전해질관련 자료:Princoples of Modern Chemistry, 4th Ed., Oxtoby, et al.Ch. 12 : Electrochemistry (p401)표준일반화학실험 제5개정판 (대한화학회)실험 18 "화학 전지와 전기화학적 서열""만약 전자 질량이 양성자와 비슷해진다면" (과학동아 2000. 1월호 - 참고 자료)배경실험 5에서 우리는 화학의 중요한 부분인 산/염기와 산화/환원이 사실은 떼어놓을 수 없는 밀접한 관계를 지니고 있는 것을 알아보았다. 화학은 분자에 관한 과학이고 원자가 화학 결합을 통해서 분자를 만드는데 직접적으로 관여하는 것이 전자이고 보니 전자는 화학의 전부라고 해도 과언이 아니다.생각해보면 전자는 참으로 신비스러운 입자이다. 질량은 양성자의 1840분의 1 밖에 안되면서도 전하의 크기는 양성자와 같다. 딱히 어디 있다고 말하기도 어렵게 원자 부피의 전부를 전자 구름으로 채우고 있으면서 저보다 수천 배나 무거운 원자핵의 위치를 지정한다. 원자핵들 사이의 거리와 각도 모두를 말이다. 전자가 없다면, 아니 전자가 관여하는 화학 결합의 원리가 없다면 원자핵들은 무질서하게 뒤섞여 버릴 것이고, 분자는 아예 존재할 수조차 없을 것이다.전자가 가볍고 유동적인 것은 또한 전신 전화기, 라디오, TV, 반도체, 집적회로, 컴퓨터 등 각종 전자 기기의 존재 이유가 된다. 이렇게 인간의 삶은 편하고 풍요롭게 해주는 많은 전자 관련 장치 중에서 화학 전지는 역사적으로나 현실적으로나 아주 중요한 의미를 지닌다. 패러데이에 의하여 전자기 유도 법칙이 발견되고 발전이 가능해지기 이전에 이미 갈바니, 볼타 등에 의하여 화학 전지가 발명되었다. 그리고 이러한 화학 전지에 의하여 물의 전기분해, 금속염의 전기분해에 의한 금속 원소의 발견 등이 이루어졌다.화학 전지의 원리의 배후에는 원소마다 전자를 원하는 정도가 다르다고 하는 사실이 들어있다. 이러한 전기음성도의 차이으로 다니엘 전지를 만든 후 이 전지를 가지고, 농도에 따른 전지의 기전력을 측정해보고, 실험 B에서는 공유결합, 이온결합, 전해질 관한 실험을 해본다. 마지막으로, 실험 C에서는 다니엘 전지로부터, 잘 녹지 않는 염의 용해도 곱 상수(Solubility Product)를 구해보도록 한다.(실험 A와 실험 C 에는 실험에 앞서, 예습할 내용들이 있습니다.실험을 하기 위해 꼭 필요한 내용들이니 꼭 읽어보고 준비합시다.)실험 A. 다니엘 전지.(참조 : Ch. 12, p418~,Concentration Effects and The Nernst Equation)실험 1에서 살펴본 것처럼 우리는 원소(또는 화합물)마다 전자를 원하는 정도가 다름을 알 수 있었다. 이렇게 전자를 원하는 정도가 다른 화학종들을 특별하게 연결하면, 우리는 외부 회로를 통해 전자를 흐르게 할 수도 있다. 다시 말하면, 두 화학종이 서로 전자를 잃고, 얻는 자발적인 화학 반응을 통해 우리는 전위차를 얻고, 이는 외부 회로를 통해 전자가 흐르게 되는 화학 전지를 꾸밀 수 있다는 말이다..우선 다니엘 전지가 어떻게 구성된 화학 전지 인지 살펴보자. ==> 다니엘 전지 page로..다니엘 전지는 앞에서 본 바와 같이 아연과 아연 용액, 구리와 구리 용액의 두 반쪽 전지가 염다리와 외부 회로로 연결되어 있다. 이 때, 외부 회로에서 측정되는 전위를 이 전지의 기전력(E cell) 이라고 하는데, 이는 산화 전극의 전위와 환원 전극의 전위의 합이된다.E cell = 환원 전위 + 산화 전위= E cathode - E anode그런데, 하나의 전극 전위를 독립적으로 측정하는 것이 불가능하고, 우리는 단지 전지의 기전력만 측정할 수 있으므로, 반쪽 전지들을 서로 비교하기 위해서는 기준이 될 수 있는 전극(reference electrode)이 필요하게 된다. 이는 위치 에너지가 기준에 따라 달라짐을 나타낸다. 규약에 따라 표준 수소 전극을 기준 전극으로 하고, 이 전극의 전위를 0으로 정하였다.여러 책에서) | Zn2+(aq) || H+(aq) | H2(g) | Pt이 전지의 전위차를 전위차계로 측정하면, 0.76V 가 얻어질 것이다. 그런데, 전지의 기전력은 이미 알고 있듯이 두 반쪽전지의 합이므로, (환원되는 수소 전극의 전위) = 0 에서, 산화되는 아연의 전극 전위는 +0.76V이 된다. 따라서, 아연의 표준 환원 전위는 -0.76V가 될 것이다. 이런 식으로 다른 여러 반반응들의 환원 전위를 측정할 수 있다.이제, 책에서 아연과 구리의 표준 환원 전위를 각각 찾아보자.표준 환원 전위가 클수록 자신이 환원되려는 경향이 강함을 나타내고, 그 값이 작을수록 반대로 산화되려는 경향이 강하다. (따라서, 전자는 자신은 환원되고, 상대방을 산화시키는 산화제로 작용할 것이다.)그런데, 책에서 나오는 표준 환원 전위의 값은 말 그대로, 표준 상태에서 측정된 값들이다. 여기서, 말하는 표준상태란, 모든 용질과 기체의 활동도(Activity)가 1일 때이지만, 여기서는 각 용액의 농도가 1M, 각 기체의 압력이 1atm, 온도는 보통 25oC일 때를 말한다. 앞에서 나온, 전지의 기전력에 관한 식과 표준 환원전위의 값으로부터, 많은 전지의 기전력을 계산할 수 있지만(Eocell=Eocathode-Eoanode), 이들이 표준 상태가 아닐 때에는 Nernst식이 필요하다.이번 실험에서는 농도에 따라 전지의 기전력이 어떻게 변하는 관찰할 것이기 때문에, 이를 중심으로 Nernst식을 살펴 보도록 한다.자유에너지 변화에 관게 되는 식은 다음과 같이 주어진다.△G = △Go + RT ln Q여기서, o는 표준 상태를 말하고, Q는 반응비(reaction quotient)를 나타낸다. 반응비는 반응 혼합물의 농도나 기체압력이 주어진 어떤 순간에서의 값들로 정의된다. 그리고, 그 형태는 평형 상수꼴과 같다.그리고, △G(= △H-T△S)는 자발 반응에 대하여 유용한 최대일을 나타내고,(반응이 유용한 최대일을 얻을 때, 엔트로피는 생성되지 않는다.)wmax = △G볼타 전지에서의 .65X104C에 대응한다는 것을 나타낸다. 마지막으로, Ecell 전지의 기전력이다.위의 세 식으로부터 정리하면, 전지의 기전력과 표준 기전력 및 반응비 사이의 관계식인 전체 반응에 대한 네른스트 식이 나오게 된다.Ecell = Eocell - (RT/nF) X ln Q여기에, 상수 R, 온도 298K(25oC), F를 대입하면,Ecell = Eocell - (0.0592/n) log Q (values in volts, at 25oC)[예제] 그러면, 예를 들어 다음 전지에서의 기전력을 계산해보자.(298K, 이 전지의 표준 기전력은 1.10V.)Zn(s) | Zn2+(1.00X10-5M) || Cu2+ (0.100M) | Cu(s)전지 반응 : Zn(s) + Cu2+ (aq) ↔ Zn2+(aq) + Cu(s) 에서, 2몰의 전자가 이동하고,반응비는 Q=[Zn2+]/[Cu2+]=1.00X10-4표준기전력 1.10V에서,Ecell = Eocell - (0.0592/n) log Q= 1.10 - (0.0592/2) log (1.00X10-4)= 1.10 - (-0.120)= 1.22 (V)앞의 식과 예제를 이용해서, 우리가 만들 다니엘 전지의 전위차를 예상해 보자.((Zn(NO3)2의 농도는 0.1M로 고정하고 Cu(NO3)2의 농도는 다음의 표와 같다.)Cu(NO3)2농도0.1M0.01M0.001M예상 값(V)실험 기구 및 시약아연판, 구리판, 염다리, 비이커, 전압계, 전선, 사포Zn(NO3)2(0.1M) , Cu(NO3)2 (0.1M, 0.01M, 0.001M)실험 방법1. 아연과 구리 반쪽 전지를 염다리로 연결하여 다니엘 전지를 만든다. 양쪽 모두 0.!M 용액을 사용하여 전위차를 측정하고 예상한 값과 비교한다.2. Cu(NO3)2 용액을 10배씩 묽혀서 0.01 M, 0.001 M 용액을 만든다. 이 용액을 각각 0.1M Zn(NO3)2 용액과 연결하여 다니엘 전지를 만든 후 전위값을 측정하고 예상한 값과 비교한다. 묽힌 용액으로 전극을 잘 씻어준 다음도1. 건전지에 LED를 연결하고 불이 들어오나 본다.2. 증류수를 담은 비커를 건전지 회로의 일부분이 되게 연결하고 LED에 불이 들어오나 본다.3. 설탕을 담은 비커를 위의 건전지 회로의 일부분이 되게 연결하고 LED에 불이 들어오나 본다.4. 3의 비커에 증류수를 가하고 저은 후 LED에 불이 들어오나 본다.5. 소금을 담은 비커를 회로의 일부분이 되게 연결하고 LED에 불이 들어오나 본다.6. 5의 비커에 증류수를 가하고 저은 후 LED에 불이 들어오나 본다.7. 회로에 귤을 연결하고 LED에 불이 들어오나 본다.8. 관찰 사실을 토대로 시험해본 각 물질과 용액의 전기 전도도를 설명해본다.시료증류수설탕설탕물소금소금물귤관찰사실9. 소금의 성분인 나트륨과 염소의 전기음성도 차이와 설탕의 성분인 탄소, 수소, 산소의 전기음성도 차이에 대하여 무엇을 말할 수 있나? 문헌에서 각 원소의 전기음성도를 찾아보고 자신의 생각의 타당성을 확인하라.10. 이온 결합은 공유 결합의 극단적인 경우라고 볼 수 있을까?실험 C . 잘 녹지 않는 염의 용해도 측정 (p422, Example 12.12 참조.)전기화학 기법은 잘 녹지 않는 염의 용해도를 측정하는데 종종 사용된다. Ag+ 이온과 Cl- 이온이 만나면 AgCl(s)이 형성되는데, 실험 A와 같은 형태의 다니엘 전지를 만들어서 이 염의 용해도를 측정할 수 있다.용해도를 나타내는 척도의 하나로 Solubility product가 있다. Solubility product란 고체 염이 해리하여 해당되는 이온으로 나뉘어지는 반응의 평형 상수로 정의된다.다음과 같은 다니엘 전지를 만든 다음,Zn(s)|Zn2+(aq)||Ag+(aq)|Ag(s)오른쪽 반쪽 전지에 Cl-이온을 첨가하면 AgCl(s)이 형성된다. 따라서의 농도가 작아져, 전압이 떨어지게 되고, 이때의 전지 전압의 변화를 측정하여의 농도를 결정 할 수 있다. 또의 농도는 넣어준의 양을 알면 구할 수 있으므로 우리는 Ksp 값을 결정 할 수가 있다.좀 더 자세하게 살펴보.

공학/기술| 2010.11.04| 8페이지| 1,500원| 조회(174)

전자, 원자핵, 화학 전지, 양성자

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화장품 제조

보 고 서(Report)화장품 제조목차1. 실험 제목 …………………………………2. 실험 목적 …………………………………3. 실험 원리 …………………………………4. 실험 기구 및 시약 ………………………5. 실험 방법 …………………………………6. 실험 결과 및 결론 ……………………7. 비고 및 고찰 ……………………………8. 출처 및 참고문헌 ………………………1. 실험 제목 : 화장품 제조2. 실험 목적- 실생활에서 자주 이용되는 화장품을 직접 제조해봄으로써 실생활에서 화학의 활용도를 알아본다.3. 실험 원리화장품은 일반적으로 10가지 이상의 화합물을 섞어서 만든다. 그중에서 보습제로 효과적이고 가장 많이 사용하는 것은 글리세린, sorbital, polypropylene glycol, polyethylene glycol 등이고, 이 화합물은 OH 원자단을 가지므로 친수성이다. 고체분말은 운모[KAl2(Si3Al)O10(OH)2], 탈크[Mg3SiO10(OH)2], 카오린[Al2Si2O5(OH)4], 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화철(Fe2O3) 를 사용하고 얼굴에 땀이나 기름이 많으면 분가루에 규조토 분말을 흡수제로 혼합하여 사용한다. 화장품을 만들 때 혼합, 용해, 분산, 보습, 에멀죤 때문에 계면활성제를 항상 함께 사용한다.향료는 화장품에 0.1~2.0% 함유되어 있다. 향료는 빠르게 휘발되는 것을 방지하려고 보존제로 글리세린을 함께 사용한다.* 화장품의 원리와 재료유상층(오일) + 수상층(물) +유화제 + 첨가제 + 보존제 = 화장품① 유상층 : 베이스오일 사용.-스윗아몬드오일 - 가려움을 진정시키고, 건성피부와 거친 피부를 회복시켜준다.-살구씨오일 -피부의 흡수가 빠르고, 윤기와 탄력을 주며, 미백효과와 지성피부에도 사용 한다.호호바오일 -산패가 잘 되지 않고, 인체에 흡수가 빠르며, 아토피 여드름 모든 피부 타입에 용.포도씨오일 -가장 유분기가 적은 오일이며, 노화방지나 보습효과가 있으며, 지성피부에 좋다.로즈힙시드오일 -피부 주름개선과 서 추출한 왁스로 로션이나 크림 만들때 사용한다.ㄴ.솔루비라이저- 피마자에서 추출한 성분으로 물과 에센셜오일을 블랜딩할때 분리되지 않게 해주는 가용화제다.ㄷ.올리브왁스-퍼짐성과 침투성이 좋으며, 가볍고 보습력이 좋아서 아토피나 건성피부에 좋다.ㄹ.쟁탄검- 젤 타입의 화장품을 만들 때 사용된다.ㅁ.밀납(비즈왁스)- 꿀벌 집에서 추출한 것으로 크림이나 로션 비누 립밤 만들 때 사용한다.ㅂ.글리세린- 보통 스킨 만들 때 사용되며, 보습효과가 내기 위해 첨가한다.ㅅ.히알루론산- 천연보습인자로 각광받고 있는 기능성 원료이며, 세포의 영양을 공급해주며, 수분증발을 막아주며, 수분 흡수를 유지시켜 준다.ㅇ.알부틴- 식약청에서 인증한 미백성분이다.ㅈ.코엔자임Q10- 항산화작용이 있으며, 노화방지에 효과가 있다.ㅊ.티타늄디옥사이드- 미 식약청에서 승인한 자외선 차단성분이다. 크림을 만들 때 많이 사용한다.ㅋ.징크옥사이드(산화아연)- 미 식약청에서 승인한 자외선 차단제로 화장품에 흰색을 내기 위해 사용되기도 한다.ㅍ.비타민C- 주름예방과 기미를 완화시켜 미백효과도 가지고 있으며, 자외선차단제를 만들 때 사용하기도 한다.④ 보존제ㄱ.자몽씨추출액(GSE)- 자몽씨에서 추출한 천연방부제이다. 스킨 크림 비누에 첨가하여 보존기간을 늘려준다.ㄴ.비타민E(토코페롤)- 주름예방에 아주 좋고, 항산화작용이 있어 비누와 화장품에 넣어 산패를 방지해 보존기간을 늘려준다.* 계면활성제 ( surfactant )표면활성제라고도 한다. 비누는 그 대표적인 것으로, 비눗물의 표면장력은 물에 비하여 훨씬 작다. 이것은 비누가 물의 표면에 모여 표면을 되도록 넓게 하려고 하기 때문인 것으로 알려져 있다. 비누가 물의 표면에 잘 모이는 성질은, 비누의 분자(예를 들면, 스테아르산나트륨) 속에 긴 사슬 모양의 알킬기(基)와 같은 친유성(親油性)의 기와 카르복시기와 같은 친수성의 기가 들어 있어, 친유성의 기는 물의 반발을 받아 표면으로 가기 때문에 생긴다.보통 1분자 속에 친유기와 친수기가 함께 들어 있는 양리제·에멀션화제·부유선광제(浮遊選鑛劑)·시멘트용 기포제·윤활유 첨가제·살균제·도료분산제(塗料分散劑) 등으로 널리 이용되고 있다.▶ 계면활성제의 예① 유화제 : 크림이나 로션과같이 물과기름을 혼합하는 물질ex) 이멀시파잉왁스, 몬타왁스, 레시틴② 가용화제 : 소량의 물에 녹지 않는 기름등을 물에 녹여주는 물질ex) 솔루벌라이저, 올리브리퀴드③ 분산제 : 파운데이션이나 마스카라등에서 고체입자를 물에 균일하게 분산시켜주는 물질④ 세정제 : 오염물질을 제거해주는 물질⑤ 이외에도 정전기방지제나 습윤제 등* 글리세린 ( glycerin )글리세린(glycerin)은 글리세롤(glycerol)이라고도 하며 바이오 디젤(biodiesel)이나 비누 제조시 부산물로 나옵니다. 글리세린(glycerin)이란 명칭은 맛을 보면 달기 때문에 “달다”라는그리스어인 “glykys” 에서 유래 하였습니다.무색투명하며 약간의 점성이 있는 글리세린은 수분을 흡수하는 보습능력 때문에 화장품에서는 기초 보습성분으로 많이 사용되며 10% 이내로 사용합니다. 그밖에는 폭약인 트리 나이트로 글리세린(TNT)의 원료로서 사용되며 협심증약인 나이트로 글리세린 등의 의약품 원료, 저지방식품의 원료등 여러 가지 용도로 사용되고 있습니다.* 화장품 방부제▶ 방부제의 필요성화장품은 물을 주성분으로 보습성분이 함유된 수상부분과 오일 , 왁스성분이 포함된 유상부분, 그리고 여러 첨가물질들 (추출물, 아미노산, 단백질, 비타민 등)로 구성되어 있습니다. 이런 구성 성분들은 곰팡이나 세균의 좋은 영양분으로 미생물의 침투 및 번식을 용이하게 합니다. 또한 일반적으로 사용기간이 길기 때문에 미생물 오염 가능성이 더욱 큽니다. 미생물에 오염된 화장품은 화장품 자체의 변질은 물론 사용하게 될 경우 피부 발진, 염증등 피부 트러블이 생길 수 있으므로 주의해야 합니다.▶ 방부제의 종류이런 이유로 대부분의 화장품은 미생물의 증식억제 및 사멸의 목적으로 방부제를 포함하고 있습니다 . 대표적으로 사용되고 있는 방부제로는 파라옥시안식졌기 때문이라는 것이 그 이유입니다.출산 전문가들과 암 전문의, 환경보호론자들은 이런 화학물질들이 피부자극이나 세포독성, 각종 피부질환, 중추신경 마비, 유방암 발병, 호르몬 분비장애, 정자수 감소등을 유발하는 것과 관련 있는 것으로 보고 있습니다.4. 실험 기구 및 시약① 기구 : 비커, 스푼, 유리막대, 온도계, 중탕기계② 시약 : 아세톤, 에틸아세테이트, 증류수, propyleneglycol, polysorbate, glycerine, ethanol, triethanolamine, cetal, stearic acid, mineral oil5. 실험 방법⑴ 스킨로션 제법증류수 80.5%혹은글리세린 10%propyleneglycol 3.0%(혹은 글리세린)에틸알코올 10%polysorbate(tween 20)1.6% (계면 활성제)물 80%ethanol 15%propyleneglcol, 물, tween 20을 비커에 넣고 섞은 다음 ethanol을 소량씩 섞으면서 가한다. 이때 용액이 투명하지 않으면 tween 20 을 더 넣는다. 필요하면 향료를 넣는다.⑵ 밀크로션 제법① 물 81.1%propyleneglycol 3.0%glycerine 3.0%triethanolamine 0.10%② polysorbate 80(tween 80) 1.20%(계면 활성재)sorbitan monosterarate 0.50%(arlace 60)cetal 0.90%stearic acid 0.90%paraffin wax 1.0%mineral oil 8.0%(saturated hydrocarbons)③ 향- ①과 ②를 각기 약 80c 로 가열하고 ①에 ②를 서서히 가하면서 혼합한 다음 식혀 향을 가한다.6. 실험 결과 및 결론표1-1. 실험 결과표1.실험 결과실험을 모두 완료한 결과, 다음 사진과 같이 로션이 완성되었다.7. 비고 및 고찰표 2. 실험에 대한 설명과 고찰각 화장품 분야에서 화학이 필요한 이유화장품이란 인체 친화성과 미적 요소, 기능적 요소를 두루 갖추면서 인체 유해한 다싶이 물과 기름은 섞이지 않는것이 보통인데요, 이렇게 섞이지 않는 두 물체를 섞어놓기 위해서는 화학이 반드시 필요한 것입니다. 일반적으로 말하는 "계면활성제 화학"에 일부 포함되기도 합니다. 이 계면활성제 화학은 세제나 주방용품 부문에서도 많이 사용되고 있는 학문의 분야입니다.② UV 차단비율선크림, 컬러로션 등 많은 화장품들이 UV 차단비율을 표시하고 있습니다.화장품은 피부에 도포되여 외부로 노출되며 그에따라 자외선을 직접 받게됩니다. 따라서 화장품에서의 UV 차단비율은 화장품 요소중 매우 중요한 부분이라 할 수 있습니다. 화장품에 UV 차단기능이 없다면, 화장을 하고 밖에 나간다 해도 피부의 멜라닌색소 변성이 있을수도 있고, 선크림이라는 기능성 화장품도 등장할 수가 없었겠죠.③ 보습성분기초적인 화학 실험중 얇은 종이에 그냥 물을 묻혀 증발속도를 측정하는 것과, 오일 성분을 먼저 묻혀둔 후 물을 묻힌 후 증발속도를 측정하는 실험이 있습니다. 이때 기름을 묻혀둔 종이의 수분증발이 훨씬 늦게 되는데, 이는 종이 속의 유분이 수분증발을 늦춰주기 때문입니다. 이것은 물의 분자량보다 기름성분의 분자량이 더욱 크고 그에따라 증발속도가 늦혀지는 원리를 알아보는 실험입니다. 이러한 이론은 화장품에도 그대로 적용되어, 화장품에 유수분 성분 햠량을 적절히 조절하여 피부에서의 수분 증발속도를 늦추는 역할을 하게 됩니다. 이것이 바로 화장품에서 보습제라고 하는 것입니다. 입술이 쉽게 마르는 것을 방지해 주는 립글로즈 또한 동일한 원리로 제작됩니다.④ 화장품의 색쉽게 예를 들어 립스틱으로 설명 하겠습니다. 총 천연색을 가지고 있는 립스틱 상품을 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 이것은 립스틱을 구성하는 화학 물질 중 색을 띄는 원자나 분자의 구조를 조금씩 바꾸어 아주 붉은색, 약간 붉은색, 연한 붉은색, 분홍색 등으로 여러 색을 나타낼 수 있는 것입니다. 또한 립스틱을 바를 때 얼마나 부드럽게 잘 발라지는지도 매우 중요한 부분인데, 이것은 립스틱을 구성하는 분자의 입체구조

공학/기술| 2010.11.04| 11페이지| 1,500원| 조회(703)

피부노화, 건성피부, 보습효과, 화장품 제조, 노화지연

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화학 변화와 반

보 고 서(Report)화학 변화와 반응식목차1. 실험 제목 …………………………………2. 실험 목적 …………………………………3. 실험 원리 …………………………………4. 실험 기구 및 시약 ………………………5. 실험 방법 …………………………………6. 실험 결과 …………………………………7. 결론 ………………………………………8. 비고 및 고찰 ……………………………9. 출처 및 참고문헌 ………………………1. 실험 제목 : 화학 변화와 반응식2. 실험 목적- 화학 변화와 물리 변화의 차이점을 이해하고 화학 반응식을 균형화학방정식으로 고치는 법을 이해한다.3. 실험 원리Ⅰ. 물리변화와 화학변화① 물리변화 : 물질의 성질은 변하지 않고, 모양이나 크기, 상태만 변하는 현상.물질의 분자들은 변하지 않고 분자들의 간격만 변화예) 유리병이 깨지는 것(모양, 크기 변화), 얼음이 녹거나 어는 것(상태변화),설탕이 물에 녹는 것(용해), 잉크가 물속으로 퍼져나감.(확산)그림1.1. 물리변화의 예.② 화학변화 : 모양, 크기, 상태도 변하지만, 물질의 성질까지 변하는 현상새롭게 만들어지는 물질은 성질이 전혀 틀린 물질이다.원자가 새롭게 재결합하여 분자가 변화하는 반응예) 과일이 익는 것, 발효, 부패, 연소, 녹스는 것그림1.2. 화학변화의 예.Ⅱ. 화학반응식과 균형반응식① 화학반응식- 화학반응이 일어날 때 반응하는 물질과 생성되는 물질을 화학식으로 나타낸 것② 균형 반응식- 반응물과 생성물의 원자수가 같도록 계수를 넣어 균형을 맞춘다.예) 철이 녹스는 반응Ⅲ. 화학 변화▷합성 : 둘 이상의 것을 합쳐서 하나를 이룸.A+B→AB▷분해 : 화합물이 보다 간단한 몇 개의 화합물 또는 홑원소물질로 나뉘는 현상으로합성의 역과정임.AB→A+B▷단일치환 : A+BC→AC+B▷복수치환 : AB+CD→AD+CB( ※치환 : 화합물 속의 원자, 이온, 기 등이 다른 원자, 이온, 기 등과 바뀌는 반응 )4. 실험 기구 및 시약① 기구 : 유리관, 알콜램프, 링, 스탠드, 시험관, 삼각석쇠, 구멍이 있는 고무마개, 도가니 집게, 시험관 받침대② 시약 : NaHCO3, Ca(OH)2, Zn, HCl, Na2SO4, CaCl25. 실험 방법⑴ 합성 (A + B → AB)① 도가니의 무게를 0.01g까지 측정한다.② 마그네슘0.5g을 도가니에 정확히 잰다.③ 도가니를 삼각석쇠에 올려놓고 처음에는 천천히 가열을 시작해서 점차 가열의 강도를 증가시킨다.(※마그네슘은 인화성이므로 불빛을 낸다. 불빛은 눈으로 직접 보지 말 것)④ 마그네슘이 빛을 내기 시작하면 가열을 중지하고 냉각시킨다.⑤ 생성물의 무게를 측정하고, 처음 마그네슘의 무게와 비교한다.⑥ 생성물에 물 몇 방울을 가하여 암모니아 가스 냄새를 검출한다.- 합성 실험은 결정수 실험과 비슷하기에 이번 실험에서 생략했다.⑵ 분해 (AB → C)① 두 개의 약수저로 NaHCO3를 시험관에 넣는다.② 석회수 5ml를 작은 시험관에 넣는다.(※석회수는 거름종이로 걸러서 사용한다.)③ NaHCO3시험관을 가열하면서 석회수 시험관의 유리관이 바닥에 있게 유지한다.④ 기포가 끝날 때까지 계속 가열하고, 가열을 멈추기 전에 석회수를 넣은 시험관을 제거 한다.(역류위험)⑤ 석회수 시험관이 뿌옇게 되는 것을 관찰하여 CO2의 존재를 확인한다.⑶ 단일치환 (A + BC → AC + B)① 그림 3.2 와 같이 설치한다.② 시험관에 작은 아연 조각을 넣고, 6M HCl 5ml를 가한다.③ 반응을 진행시키고 발생한 기체를 유리관으로부터 상방치환으로 모은다.④ 생성된 가스가 들어있는 시험관을 떼어내어 거꾸로 들고, 입구에 불을 가져간다.⑤ ‘퍽’소리가 나며 수소기체의 존재를 확인한다.⑥ 시험관을 물로 여러 번 헹구고, 고체는 폐기물 용기에 넣는다.⑷ 복수치환 (AB + CD → AC + BD)① 큰 시험관에 Na2SO4 용액 5ml를 가한다.② 여기에 CaCl2 용액 약 10방울을 가한다.③ 침전의 생성을 관찰한 후, 액체를 비우고 고체를 지정된 장소에 버린다.6. 실험 결과표 . 화학반응의 결과실험(B)NaHCO3와 석회수 시험관을 연결하여 NaHCO3 시험관을 가열하면, 기포가 생기다가 반응이 끝나고 석회수 시험관이 뿌옇게 된다. 즉, 기포는 실험 중 발생한 CO2이고, 이 반응의 생성물이 석회수와 반응해서 앙금을 생성한다. 따라서 석회수 시험관이 뿌옇게 변한다.NaHCO3 → CO2 (중간생성물) + NaOHCO2 + Ca(OH)2 (석회수) → Ca(HCO3)2 (앙금)실험(C)금속아연과 염산을 반응시켜 수소기체를 얻는 반응이다.이 때, 발생하는 기체(수소)를 상방치환으로 모으는데, 그 이유는 상온에서 수소기체의 분자량이 공기보다 작기 때문이다. 수소기체가 모아진 시험관 입구에 불을 가져다대면 ‘퍽’소리가 나는데(수소기체의 가연성), 이러한 방법으로 수소기체의 존재를 확인할 수 있다.Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑실험(D)시험관에 Na2SO4와 CaCl2를 넣고 침전의 상태를 관찰하였다. 그랬더니 CaSO4 앙금이 생성 되었다.Na2SO4 + CaCl2 →2NaCl + CaSO47. 결론- 실험 결과를 통해, 각 실험(B,C,D)의 화학반응식 완성한다.표 . 화학반응식의 완성실험(B)NaHCO3 → CO2 + NaOHCO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2↓실험(C)Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑실험(D)Na2SO4 + CaCl2 →2NaCl + CaSO48. 비고 및 고찰- 이번 실험에서 ‘화학반응식’을 알아보는 실험을 하고 식을 완성했는데, ‘화학반응식’이란 정확히 무엇인지 알아보기 위해 검색해보았다.※ 화학반응식화학반응식이란 화학반응을 식으로 써서 나타낸 것으로 이를 통해 물질이 반응하는 정보를 쉽게 알아낼 수 있다. 반응하기 전의 물질(반응물질)은 식의 왼편에, 반응결과 생성된 물질(생성물질)은 식의 오른편에 +부호를 연결해서 나타낸다. 화학반응식에서 가장 중요한 것은 화살표(→)로 이를 경계로 왼쪽은 반응물, 오른쪽은 생성물을 의미하며, 특히 양방향 화살표()는 가역반응을 나타낸 것으로 화학평형을 설명할 때에 이용된다. 화학반응식의 화살표 좌, 우를 보면 반응 전후의 질량이나 전하가 보존된다는 것을 알 수 있으며 양쪽의 원자수가 일치하게 나타난다. 즉, 화학반응식을 보면 생성되는 물질의 종류 및 양을 예측할 수 있으며, 질량보존의 법칙, 기체반응의 법칙에 의거하여 각 물질의 분자수, 질량, 부피 등 양적 관계도 알 수 있다.예를 들어 다음과 같이 수소와 산소가 반응하여 물이 생기는 화학반응식을 살펴 보자.2H2 + O2 → 2H2O이 반응식으로 수소 2분자와 산소 1분자가 반응하여 물 2분자가 만들어졌음을 알 수 있고, 이를 몰(mol)로 나타내어 수소 2몰(4g)과 산소 1몰(32g)이 반응하여 물 2몰(36g)이 생성된다는 것을 통해 질량보존의 법칙을 설명할 수 있다. 또한 표준상태(0℃, 1기압)에서 수소 44.8ℓ와 산소 22.4ℓ가 반응하여 수증기 44.8ℓ가 생성되는 기체반응의 법칙을 설명할 수 있다.한편, 화학반응식에 상태를 표현하기도 하는데 기체는 g(gas), 액체는 ℓ(liquid), 고체는 s(solid), 수용액은 aq(aqueous solution)로 표현하여 괄호 안에 표시한다. 예를 들어 마그네슘이 염산과 반응하여 염화마그네슘이라는 염과 수소기체가 생기는 화학반응식을 다음과 같이 나타낼 수 있다.

공학/기술| 2010.11.04| 8페이지| 1,500원| 조회(342)

염화마그네슘, 화학 변화와 반응식, 화학반응식, 기체반응, 수소기체

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할로겐이온의정성분석

보 고 서(Report)할로겐 이온의 정성분석목차1. 실험 제목 …………………………………2. 실험 목적 …………………………………3. 실험 원리 …………………………………4. 실험 기구 및 시약 ………………………5. 실험 방법 …………………………………6. 실험 결과 및 결론 ……………………7. 비고 및 고찰 ……………………………8. 출처 및 참고문헌 ………………………1. 실험 제목 : 할로겐이온의 정성분석2. 실험 목적- 정성분석을 통하여 할로겐이온을 구별한다.3. 실험 원리할로겐이온(F-,Cl-,Br- 및 I-)은 쉽게 서로 구별할 수 없다. 그들 중 한 가지 이온은 약한 알칼리 용액에서 불용성 칼슘염을 생성하는 반면, 다른 세 가지 이온은 불용성 염을 생성한다. 후자의 세 가지 이온은 은암모니아 착물 [Ag(NH3)2+]을 생성할 때 암모니아 중에서 용해도가 각기 다르다. 그 외에 구별하는 방법은 할로겐 이온의 산화에 의한 방법이고, 사이클로 헥세인이나 다른 비극성 용매에서 색을 구별한다.* 정성분석 ( qualitative analysis )화학분석법 중에서 시료가 어떤 성분으로 구성되어 있는지 알아내기 위한 분석법의 총칭으로 일반적으로 정량분석(定量分析)을 하기 전에 정성분석을 하게 된다. 물질을 구성하고 있는 화학종(예를 들면 원소 및 이온 등)이 가지는 특유한 반응 및 물리적 성질(예를 들면 스펙트럼 및 회전편광세기)을 이용해서 검출 및 확인한다. 정량분석에서와 같이 건식분석법과 습식분석법으로 크게 나눌 수 있다.건식분석법은 용액을 사용하지 않고 고체 시약만을 사용하는 분석방법이며, 이와 반대로 습식분석법은 시료 및 시약을 수용액으로 만들어 분석하는 방법이다. 무기물질 중에 함유되어 있는 양이온의 검출에는 매우 조직적인 분석법이 수행되고 있다. 즉 양이온을 염산 및 황화수소 등의 시약을 사용하여 여섯 단계로 나누어서 침전시키고, 다시 같은 몇 종의 이온을 분리 ·확인함으로써 계통적으로 양이온을 검출한다. 음이온의 검출도 어느 정도 조직적으로 수행할 수 있으나 양이온의 검출에서와 같이 계통적이지는 못하다. 이 밖에 불꽃반응을 이용한 불꽃광도분석, 붕사구슬시험 및 인산염구슬시험을 이용하는 구슬반응, 크로마토그래피, 취관분석(吹管分析) 및 분광분석 등도 비교적 널리 사용된다.* 할로겐 ( halogen )할로젠은 17족 원소로 플루오린(F)·염소(Cl)·브로민(Br)·아이오딘(I)·아스타틴(At)을 모두 일컫는다. 할로젠은 비금속 원소이며 전자를 얻기 쉬워 강력한 산화 작용을 나타낸다. 반응성이 매우 세며 자연 상태에서 유리 상태로는 존재하지 않으며 금속 염의 상태로 존재한다.♧ 할로겐 이온의 성질① 원자가전자가 7개이다.(ns2 np5)② 전자친화도가 매우 크기 때문에 전자 1개를 받아 1가의 음이온으로 되려는 성질이 강하다.③ 상온에서 원소 상태의 할로겐은 두 원자들이 서로 전자를 제공하여 X2 분자로 되어있다.④ 원자번호가 증가하면 끓는점과 녹는점이 높아진다.(상온 상태는 기체, 액체, 고체.)⑤ 알칼리 금속과는 쉽게 반응하여 할로겐화물을 만든다.♧ 할로겐 이온의 반응성할로젠은 매우 반응성이 큰 원소이어서 자연계에서는 유리 상태로 존재하지 않고 금속염의 형태로 존재한다. 이들 원소의 산화력과 환원력은 다음과 같다.산화력 F2 > Cl2 > Br2 > I2환원력 F- < Cl- < Br- < I-4. 실험 기구 및 시약① 기구 : 비커(50mL), 시험관(13X100mm 2개이상), 시험관 꽂이(20개용), 스포이드② 시약 : 0.1M NaF, 0.1M NaBr, 0.1M NaI, 0.1M 묽은 HNO3, 1M Ca(NO3)2,0.1M AgNO3, 3M NH3, 염소수, 사이클로헥세인, 진한 HNO35. 실험 방법⑴ F-,Cl-,Br- 및 I- 이온의 반응① NaF, NaCl, NaBr, NaI 용액을 각기 1/2 mL씩 취한 시료에 진한 암모니아를 충분히(3~4 방울) 넣어 염기성 용액으로 만든 다음 1M Ca(NO3)2 용액 몇 방울을 넣는다.② 각 할로겐화물 용액을 같은 양씩 새로 취한 다음 0.1M AgNO3 용액을 한 방울씩 넣는다.③ 각 불용성 할로겐화은에 3M NH3 5방울을 넣어, 침전이 용해되는 것이 보이면 젓는다. 이때 침전이 완전히 용해되면 묽은 HNO3 3~4방울을 각기 넣어 침전이 다시 생기는가를 확인한다.④ 염소수 1/2mL에 사이클로헥세인 1/2 mL를 섞는다. 시험관의 옆면을 손가락으로 가볍게 두드리면서 색을 관찰한다. NaBr 용액 1/2mL를 넣어 가볍게 두두른 다음 색을 관찰한다. (주의 : 사이클로헥세인은 가연성이므로 불에 가까이 하지않게 조심한다.)⑤ 사이클로헥세인 1/2mL에 NaI 용액 1/2 mL를 섞는다. 새로 만든 염소수를 20방울까지 넣어주되, 연속반응의 관찰을 위해 한방울씩 넣을때마다 흔든다. 이때 염소수가 묽은 용액이면 한방울의 H2SO4 이나 CH3COOH을 넣는다.(염소는 I- 을 I2로, 또한 I2를 IO3-로 산화할 수 있다.)⑥ NaI 용액 1/2 mL에 NaBr 용액 1/2mL 및 사이클로헥세인 1/2 mL를 섞는다. 염소수를 한방울씩 넣으면서 거동을 관찰한다.6. 실험 결과 및 결론1 번째 실험에서의 변화시험관반응유무반응식반응색반응모습NaF○2NaF(aq) + Ca(NO3)2(aq) → 2NaNO3(aq) + CaF2(s)흰색NaCl×2NaCl(aq) + Ca(NO3)2(aq) → 2NaNO3(aq) + CaCl2(aq)×NaBr×2NaBr(aq) + Ca(NO3)2(aq) → 2NaNO3(aq) + CaBr2(aq)×NaI×2NaI(aq) + Ca(NO3)2(aq) → 2NaNO3(aq) + CaI2(aq)×2 번째 실험에서의 변화시험관반응유무반응식반응색반응모습NaF×NaF(aq) + AgNO3(aq)-> NaNO3(aq) + AgF(aq)×NaCl○NaCl(aq) + AgNO3(aq)-> NaNO3(aq) + AgCl(s)흰색NaBr○NaBr(aq) + AgNO3(aq)-> NaNO3(aq) + AgBr(s)노란색NaI○NaI(aq) + AgNO3(aq)-> NaNO3(aq) + AgI(s)노란색3 - ① 번째 실험에서의 변화시험관반응유무반응식반응색반응모습NaF××××NaCl○AgCl(s) + 2NH3(aq) ->Ag(NH3)2+(aq) + Cl-(aq)투명NaBr××노란색NaI××노란색3 - ② 번째 실험에서의 변화시험관반응유무반응식반응색반응모습NaF××××NaCl○2Ag(NH3)2+ + 4HNO3 + 2Cl- 2AgCl(s) + 4NH4NO3흰색NaBr××노란색×NaI××노란색×표1-1. 실험 결과표1.표 1-2. 실험 결과표2.4 번째 실험에서의 변화시험관반응유무반응식반응색반응모습4○Cl2(aq) + 2NaBr(aq) ->Br2(aq) + 2NaCl(aq)적갈색5 번째 실험에서의 변화시험관반응유무반응식반응색반응모습5○Cl2(aq) + 2NaI(aq) ->I2(aq) + 2NaCl(aq)흑자색6 번째 실험에서의 변화시험관반응유무반응식반응색반응모습6○NaBr(aq) + NaI(aq) + Cl2(aq) -> I2(aq) + NaBr(aq) + NaCl(aq)흑자색7. 비고 및 고찰표 2. 실험에 대한 설명과 고찰각 실험에서 의문점-AgF가 앙금을 생성하지 않는 이유 : Ag의 주기가 상대적으로 F보다 너무 커서 결합 에너지가 작아서 물에 잘 녹으므로 앙금을 생성하지 않는다 .-사이클로헥세인과의 실험에서는 왜 층이 나뉘나 : 시클로 헥산은 무극성인데 염소수 는 물 , 즉 극성이므로 서로 섞이지 않아 층이 생긴다

공학/기술| 2010.11.04| 7페이지| 1,500원| 조회(448)

불꽃반응, 할로겐이온의정성분석, 인산염구슬시험, 구슬반응

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바륨의_원자량_결정

바륨의 원자량 결정핵심 내용원자량무게 분석 (Gravimetric Analysis)관련 자료Principles of Modern Chemistry 4th Ed.Ch 1. The nature ans Conceptual Basis of Modern ChemistryQuantitative Chemical Analysis 4th Ed. Daniel C. HarrisCh 2. Tool of the Trade , p32Ch 25. Gravimetric and Combustion Analysis, pp.735~746J.C.E., v 65, p.p. 561-573,1988.Marie Curie's Doctorial Thesis배경물질 세계는 원자의 세계이다. 그리고 원자의 세계에서 원소들을 구별해 주는 원자량은 원소의 기본적인 양이다. 다른 원소는 원자량이 다르다. 그리고 어느 한 원소의 원자량은 시간과 장소를 초월해서 일정한 값을 나타낸다. 물론 원자번호로 나타내어지는 원자의 양성자수가 어떤 의미에서는 원자량보다 더 기본적이다. 빅뱅 우주에서 또 별들의 내부에서 원소들이 만들어질 때 양성자 수가 다른 새로운 입자가 생기는 것은 바로 새로운 원소의 원자핵이 생기는 것을 의미한다. 중성자는 반발하는 양성자들을 붙잡아 주는 역할을 한다. 따라서 같은 원소에서 중성자 수는 다를 수 있다. 그래서 동위원소가 있다. 전자의 수가 바뀌면 이온이 되지만 원소의 종류가 바뀌지는 않는다. 그러나 원자의 깊은 곳에 자리잡은 원자핵 속의 양성자 수가 바뀌면 전혀 새로운 원소가 된다.빅뱅 우주에서 생긴 수소 와 별의 내부에서 높은 에너지 장벽을 극복하고 생긴 무거운 원소들이 초신성 폭발을 통해 우주 공간으로 퍼져나가고 다시 모여 태양계를 만들고 지구에서 생명을 만들어낸다. 특히 생명의 핵심 화합물인 DNA의 수소 결합을 보면 모든 생명체는 150억 년의 역사를 가지고 있다고 볼 수 있다. 이러한 과정에서 동위원소들은 골고루 혼합되어 어떤 원소의 원자량은 weighted average of iso배열하여 주기율표를 만들 수 있었던 것이다.19세기의 과학자들이 원자량을 결정하는 데는 두 가지 방법이 중요하게 사용되었다. 우선은 1811년에 제안된 아보가드로의 원리가 핵심적인 역할을 했다. 아보가드로의 원리를 통해서 기체 밀도로부터 여러 가지 기체화합물의 분자량을 측정하면 결합 양식으로부터 원자량을 계산할 수 있게 된다. 이와 관련해서 분자의 개념이 발전하게 된다. Cannizzaro는 수소의 분자량을 2로 정의하고 수소와 상대적인 양으로 원소의 원자량을 결정하였다.아래의 표는 산소의 원자량 16을 결정하는 과정을 보여준다.수소에 대한 상대적 화합물의 분자량 중에서화합물 분자량 산소의 무게-------------------------------------------------------------H2O 18 16NO 30 16N2O 44 16NO2 46 32SO2 64 32CO2 44 32O2 32 32O3 48 48기체 화합물을 만들지 않는 대부분의 원소에 대해서는 아보가드로의 원리를 적용할 수 없다. 이러한 경우에는 Dulong과 Petit가 발견한 경험적 사실이 중요한 역할을 하였다. 1819년에 뒬롱과 쁘띠는 녹는점이 실온보다 높은 대부분의 원소에서는 일정 부피 하에서의 몰비열(constant volume molar heat capacity, Cv)이 대략 아래와 같은 값을 가지는 것을 경험적으로 보여주었다.dE/dT ≒ 25 J?mol-1?K-1고체에서 원자들이 용수철로 3차원적으로 서로 연결된 모델에서 운동에너지와 위치에너지의 합은 3RT로 주어지는 것(왜 그럴까 생각해보자)으로부터 비열은 3R(24.9 J?mol-1?K-1)임을 알 수 있는데, 뒬롱과 쁘띠는 볼츠만 상수, 아보가드로수, 절대온도 등이 알려지기 전에 이미 경험적으로 위와 같은 관계를 알아내어 원자량의 결정을 가능하게 했던 것이다. 그들이 없었다면 멘델레예프도 없었을 것이다.이처럼 돌턴의 원자설로 막을 올린 19세기 근대화학의 큰 흐름은 새로운 원소들의 발견과 원자량을 통한 원소원자번호가 주기율표의 organizing principle로 인식된다. 이 사이에서 하버드 대학의 리처즈(Theodore Richards, 1868-1928)가 교량적 역할을 한다. 14세 나이에 Haverford 대학 2학년에 입학한 그는 졸업 후 하버드 입학을 위해 6주간 어머니에게서 그리스어를 배워 시험을 통과하고 하버드에 최연소 4학년생으로 편입한다. 그리고 1886년에 최우등으로 두 번째 학사 학위를 받는다. 그리고 쿡(Cooke) 교수 밑에서 수소와 산소의 정확한 원자량 비율 측정으로 2년 후 20세의 나이에 박사학위를 받는다.1842년에 듀마(Jean-Baptiste Dumas)가 발표한 수소와 산소의 원자량의 비율은 1:15.96이었다. 이로 보아서는 Prout의 가설이 맞는 듯 하였으나 회의적인 쿡은 리처즈에게 이 비율을 다시 측정해 보도록 하였다. 리처즈는 엄밀하게 측정한 양의 수소를 연소시키고 생성된 물의 질량을 정확하고 정밀하게 측정하여 15.869를 얻었다. Prout의 가설이 맞다면 수소와 산소의 원자량의 비율은 정확히 1:16이어야 하는데 아무래도 그의 가설에는 문제가 있는 듯 보였다.1년 동안 유럽 각국의 분석화학 연구실을 돌아본 후 1889년에 하버드에 돌아온 리처즈는 정량분석화학 강의를 맡는다. 1894년에 쿡 교수가 죽자 그가 가르치던 물리화학 강의를 맡게 된 리처즈는 1년 동안 유럽에서 오스트발트(1909년 노벨 화학상)와 네른스트(1920년 노벨화학상) 등 물리화학의 창시자들과 공부하고 돌아와서 죽기까지 하버드에서 물리화학 강의를 계속했다. 그의 물리화학 강의의 특징은 화학의 원리를 수학을 최대한 쓰지 않고 설명하는 것과 역사적 관점에서 이해하도록 하는 데 있었다. 그는 많은 우수한 학생들을 하버드로 끌어들였는데 미국 화학의 대부 격인 G. N. Lewis도 1899년에 그의 밑에서 박사 학위를 받았다.하버드 학부생으로 발표한 논문은 수용성 chloride 염의 용액에 질산은 용액을 가하여 AgCl을 침전시키는 반응에 관한SO4)를 황산바륨(barium sulfate, BaSO4)으로 침전시키는 방법이 많이 사용되었는데 바륨의 원자량이 문제가 되었다. 18 가지 원소의 원자량이 바륨의 원자량과 연결되어 있었기 때문에 리처즈는 최대한의 주의와 노력을 기울여서 바륨의 원자량을 정확히 측정했다. 그의 실험실에서는 25 가지 원소의 원자량이 엄밀하게 측정되었고, 그 밖의 30가지 원소의 원자량이 그의 제자인 Baxter와 Honigschmidt의 실험실에서 결정되었다. 이러한 과정에서 연구된 여러 방법을 검토한 리처즈는 가장 정밀한 분석 방법은 염화은이나 다른 insoluble silver salt로 침전시키는 방법이라고 결론지었다. 이 방법은 그가 하버드 학부 4학년생으로 연구한 반응에 기초한 것이다.1914년에 리처즈는 정확한 원자량 값을 결정한 공으로 노벨 화학상을 수상했다. 중성자가 발견되기 거의 20년 전이다. 원자량 결정에 일생을 바친 이유에 대해 그는 자신이 그 방법을 터득했기 때문일 뿐 아니라 "but also because atomic weight seemed to be one of the primal mysteries of the universe. They are values no man by taking thought can change. They seem to be independent of place and time. They are silent witnesses of the very beginning of the universe..."라고 말했다. 흥미롭게도 슈피리어호에서 가져온 구리와 독일에서 가져온 구리의 원자량이 실험 오차 한계 이내에서 같다는 것을 증명한 그는 나중에 납의 원자량은 납을 어디에서 가져왔나에 따라 약간씩 다르다는 것을 보여주었다. 러더포드가 알파붕괴를 연구하고 소디가 동위원소라는 말을 만들어낼 당시에 방사능에 따른 원자핵 변환의 결과를 질량 차이로 관찰한 것이다.오늘 실험에서는 리처즈에 의해 확립된 AgCl 침전 방법으로 그가 정확히 측정원자량을 유효 숫자 5자리까지 측정했는지, 그가 극복해야 했던 실험 오차는 어떤 것들이었겠는지 생각해보기로 한다.흥미롭게도 여러분이 하는 실험은 바로 퀴리 부처가 정제한 라듐의 원자량을 결정한 실험과 동일한 것이다. 1902년 4월에 퀴리 부처는 1톤 정도의 피치블렌드에서 120 mg 정도의 라듐을 분리해내고 7월에는 라듐의 원자량을 발표했다. 그 과정에서 2족에서 라듐의 바로 위에 있는 과량의 바륨은 계속 라듐을 따라 다니며 퀴리 부처를 괴롭힌다. (실험 5; flow chart1, 2) 바륨과 라듐의 최종적인 분리는 염화바륨과 염화라듐의 fractional crystallization에 의해 이루어졌다. 그리고 라듐의 원자량은 일정한 무게의 RaCl2로부터 염소 이온을 AgCl로 침전시키고 그 무게를 측정하여 결정하였다. 물론 라듐 원자량의 정확도는 계산에 사용한 염소의 원자량의 정확도에 영향을 받는다.RaCl2로부터 라듐의 원자량을 결정하는 과정에 있어서 큐리의 공책에 0.10925 그램의 RaCl2, 0.10647 그램의 AgCl, Ra/Cl = 3.154이라는 기록이 있고, 최종적으로 결정된 라듐의 원자량은 223.3으로 나와 있다.Ra/Cl = 3.154이라는 기록에 대해 생각해보자. 0.10925 그램의 RaCl2에 들어있는 염소의 질량을 AgCl에 들어있는 염소의 질량으로부터 얻고, 0.10925 그램과의 차이로부터 라듐의 질량을 얻었을 것이다. 이렇게 얻은 라듐과 염소의 질량비가 3.154이라고 한다면, 0.10925 그램의 RaCl2에 들어있는 라듐과 염소의 질량은 각각 얼마인 셈인가?라듐: 0.10925 x (3.154)/(4.154) = 0.08295염소: 0.10925 x (1)/(4.154) = 0.02630퀴리 부처는 위의 결과에 입각하여 라듐의 원자량을 223.3으로 결정하였다. 퀴리 부처가 사용한 염소의 원자량은 얼마일까?0.08295/(223.3/2) = 0.02630/X X = 35.40위에서 구한 염소의 질량은 0.10647일까?

공학/기술| 2010.11.04| 6페이지| 1,500원| 조회(362)

DNA, 동위원소, 양성자, 바륨의 원자량 결정

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