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PH측정

1. 실험목적pH 정의, pH 측정 방법들에 관하여 이론적으로 알아보고, 실제로 산-염기 지시약과 유리전극 pH미터를 사용하여 각각의 시료들의 pH를 구해보도록 한다.① 지시약을 이용한 미지시료의 pH 범위결정② pH 미터기를 이용한 pH의 측정2. 실험원리(1) pH의 정의용액의 수소이온지수. 수소이온농도를 지수로 나타낸 것이다. 피에이치 또는 페하라고도 읽는다.pH는 용액의 산성도를 가늠하는 척도로서 수소이온농도의 역수에 상용로그를 취한 값이다. 또는 수소이온농도의 상용로그 값에 마이너스를 붙여서 구할 수도 있다.pH = log10(1/[H+])= -log10[H+]일반적으로 용액의 수소이온농도는 매우 작은 값이기 때문에 다루기가 불편하다. 따라서 pH라는 지수를 도입해 간단한 숫자로 용액의 산성도를 나타낸다. pH시험지나 pH meter를 이용해 간단하게 측정할 수 있다.(2) pH와 산성, 염기성의 관계물은 자동이온화과정을 통해 1.0×10-7M(몰농도)의 수소이온과 1.0×10-7M의 수산화이온을 만든다. 그래서 중성인 물의 pH는 -log10(1.0×10-7) = 7 이다. 용액 속에 수소이온이 많을수록 작은 값의 pH를 갖고, 수소이온이 적을수록 큰 pH값을 갖는다. 순수한 물의 pH인 7을 기준으로 pH 값이 7보다 작은 용액은 산성용액, 7보다 큰 용액을 염기성용액이라 한다.(3) 산성용액의 pH 구하기2L의 물에 0.02몰의 HCl(염화수소)을 녹인 용액의 pH를 구해보자. 이 용액의 농도는 0.02몰/2L = 0.01몰/L = 0.01M(몰농도)이다. HCl은 물에 녹아 거의 100% 이온화하므로 0.01M의 HCl이 0.01M의 수소이온(H+)과 0.01M의 염화이온(Cl-)을 만든다. 따라서 HCl수용액의 수소이온농도 [H+]는 1.0×10-2M이 된다. 따라서 이 용액의 pH는 pH = -log10[H+] = -log10(1.0×10-2) = 2가 된다. 이 용액은 순수한 물이 가진 것보다 105배 많은 수소이온을 가지고 있는 강한 산 pH를 계산할 때는 물의 자동이온화에 의해 만들어진 수소이온을 고려하지 않아도 된다.(4) 지시약pH의 변화에 있어서 색조를 변하게 하는 유기시약을 지시약이라고 하며 중화 적정의 종점을 아는 것과 pH의 측정 등에 사용한다.가. 지시약의 변색 범위지 시 약범위변 색용 매(농도 0.1%)1Thymol Blue(TB)1.2～2.88.0～9.6빨강～노랑노랑～파랑20%-에탄올(0.1g)2Methyl Yellow(MY)2.9～4.0빨강～노랑90%-에탄올(0.1g)3Bromophenol Blue(BPB)3.0～4.6노랑～파랑20%-에탄올(0.1g)4Methyl Orange(MO)3.1～4.4빨강～노랑100%-H2O(0.1g)5Bromocresol Green(BCG)3.8～5.4노랑～파랑20%-에탄올(0.05g)6Methyl Red(MR)4.2～6.3빨강～노랑60%-에탄올(0.2g)7Bromocresol Purple(BCP)5.2～6.8노랑～청자20%-에탄올(0.05g)8Bromothymol Blue(BTB)6.0～7.6노랑～파랑20%-에탄올(0.1g)9Phenol Red(PR)6.8～8.4노랑～빨랑20%-에탄올(0.1g)10Cresol Red(CR)7.2～8.81.0～2.0노랑～빨강빨강～노랑20%-에탄올(0.1g)11Phenolphthalein(PP)8.3～10.0무색～진분홍70%-에탄올(0.1g)나. 비 색 법비색법에는 지시약을 직접 시료에 넣어 표준색과 비교하는 방법도 있으나, 지시약 용액을 여지에 침투시켜서 건조한 pH시험지를 쓰는 것이 편리하다. 시료에 색이 있든지, 흐린 시료 또는 증류수와 같이 완충 작용이 없는 것은 측정하기가 어렵다.① pH 시험지pH 시험지의 명칭약자 표시유효 pH의 범위크레졸레드(cresol red)CR 시험지0.4~2.0 7.2~8.8티몰블루(thymol blue)TB 시험지1.4~3.0 8.0~9.6브롬페놀블루(brom phenol blue)BPB 시험지2.8~4.4요오드페놀블루(iodo phenol blue)IPB 시험지3.6~5.르면, 그 색에 해당하는 pH가 시료의 pH로 된다.(5) pH측정용 전극용액의 pH에 대해서 1차식으로 표현되는 전위가 생기는 것을 이용한 것으로 전극으로서는 수소 전극, 퀸히드로 전극, 안티온 전극, 팔라듐 전극 등이 있으며 각기 측정 범위에 특징이 있다. 수소 전극은 정밀도가 좋고 측정 범위도 넓어 표준 사용되지만, 취급하기가 번거롭기 때문에 퀸히드로 전극이 사용된다.① 칼로멜 전극 (calomel electrode)일정한 온도에서 일정한 전위를 나타내는 표준전극이다. 염화칼륨의 농도를 이용하여 전위를 측정한다. 감홍전극(甘汞電極)이라고도 한다. 구조는 유리로 만든 원통형 용기에 수은을 넣고, 그 위에 호상의 감홍을 놓은 다음, 다시 그 위에 염화칼륨의 0.1㏖ 용액, 1㏖ 용액 또는 포화용액을 채운 것이다. 난용성 감홍과 평형상태에 있는 수은이온의 활동도에 대응하는 전위가 수은극에 발생하는 것을 이용한 것이다. 이 전극의 전위는, 일정한 온도에서는 염화칼륨의 농도에 따라서 각각 일정한 전위를 나타낸다.② 유리 전극 (glass electrode)보통 pH의 전기화학적 측정에 사용한다. 수소이온 농도가 각각 C 및 C인 2종의 용액 A 및 B를 얇은 유리막을 사이에 두고 접촉시키면 양쪽 용액 간에 전위차 E가 발생한다. 그 전위차와 C 및 C와의 사이에는, E=a＋b log(C/C) 의 관계가 성립된다. 이때 a, b는 온도·압력, 전극의 종류 등으로 결정되는 상수이다. 따라서 만약 C를 미리 알면 E의 측정값에서 C를 알 수 있다.유리전극의 구조는 아래의 [그림]과 같이 끝에 유리막을 단 유리관 속에 정해진 농도의 염산 수용액을 넣어, 그 속에 은-염화은 전극이나 감홍전극을 집어넣은 것이다. 실제로 pH를 측정하려면 [그림]과 같이 유리전극과 적당한 기준전극을 피 측정용액에 담가 전지를 만들어, 그 기전력을 내부저항이 높은 전압계나 전위차계로 측정한다. 이때 사용되는 유리전극은 그 전위차 E가 수소이온농도에만 의존하고, 다른 공존물질과는 관계없으며, 수리전극도 실용화되었다.그림 칼로멜 전극 (calomel electrode)그림 유리 전극 (glass electrode)(6) 시료, 기기 사용 시 주의 사항① 전극의 세척은 충분히 해야 한다. 그래야, 유리전극이 PH에 정확히 비례한 기전력을 발생하기 때문이다.② 측정액의 온도는 반드시 재고 기록한다. 표준액 온도와의 차가 ±0.5 이내가 되면 좋다.③ pH meter의 electrode 보관-전극이 마르지 않게 증류수에 담궈 둔다. 가능하면 pH 7 완충액이 더 좋다. 말라버리면 glass membrane에 H+ 이온이 통과를 못하기 때문이다.④ 표준용액을 만든 후 10분가량 방치해 두었다. NaOH 표준용액을 완전히 녹여 평형상태를 이루기 위해서 기다린다.⑤ pH미터를 측정하기 전에 용액을 흔들어 용액의 농도가 일정하게 해 주는 것이 시간을 절약하고 오차를 줄일 수 있다.⑥ pH 측정 시 농도가 묽은 용액으로부터 측정하는 것이 오차를 줄이는 방법이다.3. 실험기구 및 시약㉠ 실험 기구PH미터기, 비커, 시험관, 피펫, 스탠드, 클램프, 스포이드, 뷰렛, 둥근 플라스크,㉡ 실험 시약지시약(BPB, TB, MO, PR, PP, MR), 수돗물, NaOH, HCl, PH5 완충용액, PH10 완충용액4. 실험방법실험1. 지시약을 이용한 pH 측정① 변색범위를 결정하고자 하는 수돗물, NaOH, pH5완충용액, pH10완충용액을 준비한다.② 각각의 시료를 2ml씩 6개의 실험관에 넣어준다.③ 총 24개의 실험관에 라벨을 붙여 실험관이 헷갈리지 않게 한다.④ 4개의 시료에 지시약 TB, MO, BPB, MR, PR, PP를 한방울씩 떨어뜨린다⑤ 지시약을 떨어뜨린 실험관의 색변화를 관찰하고 PH범위를 대략 결정한다.실험2. pH 미터기를 이용한 시료의 pH 측정① 먼저 계산을 통해 35%의 HCl을 사용하여 0.1M HCl을 제조한다.② 다음으로 99%의 NaOH를 사용하여 0.1M NaOH를 제조한다,③ 제조한 0.1M HCl을 피펫을 사용하여 50ml를 취해 비1~4.4(적~황)BPB3.8~5.4(황~청)MR4.2~6.3(적~황)PR6.4~8.0(황~적)PP8.1~10.0(무~적)수돗물황색황색청색황색주황색무색완충용액 5황색황색연두색적색황색무색완충용액 10청색황색청색황색적색적색미지용액(NaOH)청색황색남색주황색적색적색① 수돗물 ② 완충용액(pH5)의 pH지시약변색범위TB2.8 ~ 8.0MO4.4 ~ 14.0BPB5.4 ~ 14.0MR6.4 ~ 14.0PR알 수 없음PP0 ~ 8.1공통 범위6.4 ~ 8.0지시약변색범위TB2.8 ~ 5.4MO4.4 ~ 14.0BPB알수없음MR6.3 ~ 14PR알 수 없음PP0 ~ 8.1공통 범위4.4 ~ 5.4③ 완충용액(pH10)의 pH ④ 미지시료(NaOH)의 pH지시약변색범위TB10.0 ~ 13.0MO4.4 ~ 14.4BPB5.4 ~ 14.0MR알 수 없음PR알 수 없음PP8.1 ~ 10.0공통 범위10.6 ~ 10.0지시약변색범위TB8.0 ~ 14.0MO4.4 ~ 14.0BPB5.4 ~ 14.0MR6.3 ~ 14.0PR알 수 없음PP10.0 ~ 14.0공통 범위10.0 ~ 14.0- 수돗물의 측정 pH = 6.4~8.0- 완충용액(pH=5)의 측정 pH = 4.4~5.4- 완충용액(pH=10)의 측정 pH = 10.0~13.0- 미지시료(NaOH)의 측정 pH = 10~14(2) pH 미터기를 이용한 pH측정0.1 MHCl의 소비량 (mL)0.1MNaOH의 소비량 (mL)pH 와 pOH(pH + pOH = 14)pH값이론적인 pH값15000.891250101.161.177350201.211.368450301.401.602550401.691.955650451.872.279750461.922.379850471.982.510950482.062.6901050492.132.9971150502.217.001250512.3210.9961350522.4811.2921450532.7311.4641550543.5011.5851650558.7511.67817509012.0712.45618501001다.

자연과학| 2008.06.06| 10페이지| 1,000원| 조회(632)

pH, 농도

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전기전도도

1. 실험목적 ..... 12. 실험원리 ..... 11) 전기전도도란?2) 전기화학의 단위3) 전도도4) 측정원리3. 실험기구 및 시약 ........ 44. 실험방법 ..... 65. 실험결과 ..... 76. 논의 및 고찰 ............... 87. 참고문헌 .... 91. 실험목적전기 전도도는 물질 내에서 전류가 잘 흐르는 정도를 나타내는 양을 말한다. 전기저항의 역수로서, 단위는 S/m(지멘스미터)이다. 일반적으로 전기전도도는 전하를 운반하는 입자의 수, 그 하전량과 이동도의 곱에 비례한다. 이것들의 양은 전기적 조건·온도·압력·빛 등의 외적 조건에 의해서 변하고, 물질의 구조에 크게 좌우된다. 이것의 이론이 되는 전기 화학에 대해서 자세히 알아보고 전기전도도를 측정하여 보자.2. 실험원리1) 전기전도도란?물질 내에서 전류가 잘 흐르는 정도를 나타내는 양으로 고유전기저항의 역수와 같다. 하전량과 이동도의 곱과 비례하며, 전기적 조건이나 빛 등의 외부 조건과 물질의 구조의 영향을 받는다. 금속과 같은 도체일수록 그 값이 크고 절연체일수록 작다.고유전기저항의 역수로서, 기전도율을 전기전도도라고도 하는데, 전기전도도는 전기저항의 역수, 즉 콘덕턴스를 뜻하는 경우도 있다.2) 전기화학의 단위? 쿨롱( Coulomb) = 6.25 x 1018 의 전자가 가지는 전기량 : [ C ]? 전류(electric current) = 단위시간에 이동하는 전하의 량 [Ampere, A]? Volt[V] = 1A의 전류가 1Ω의 저항이 있는 매체를 흐르게 하는 전위차? 전력(Electric Power) = 전류 x 전압; [watt ; W]? 에너지(Energy) = 전력x시간 ; [joule ; J], E=Pt=IVt? 저항= 전도도의 역수 ; [ohm ;Ω]? 전도도= 전하 운반자의 수 x 전하 x 이동도 ;[mho;?], siemen[S]3) 전도도비전도도는 1㎠의 두 전극판이 나란하게 1㎝떨어진 사이에 들어있는 용액 입방체의 전도도이다. 당량전도도란 전해질 1당량을 포함하는 용액의 체적이 나란하게 1㎝ 떨어진 두 전극 판 사이에 들어갔을 경우의 전도도이다. 당량전도도는 직접 측정하지 않고 비전도도를 써서 측정한다.Λ = 당량전도도k = 비전도도veq = 당량을 포함한 용액의 부피(㏄)C = 농도 (당량/ℓ)비전도도는 용액이 묽어짐에 따라서 감소하며 마침내 순수한 용매의 비전도도에 이르게 된다. 당량전도도는 묽힘에 따라서 증가하는데, 이는 약전해질의 경우에는 해 리가 늘어나기 때문이고 모든 경우에 있어서 이온간 인력이 감소하고 전기 이동 효과가 감소하기 때문이다. 1가 전해질의 경우 대략 0.01M 이하의 농도에서는 Onsager 극한식이 성립하게 된다. 다가 이온 용액의 경우에는 다음 식으로부터의 벗어남이 훨씬 낮은 농도에서 있게 된다.Λ = 농도 C에서의 당량전도도Λ0 = 무한희석에서의 당량전도도C = 농도 (당량/ℓ)상수 A와 B는 용매의 유전상수와 점성도, 온도, 전하, 그리고 전해질을 구성하는 특정 이온의 원자가 등으로부터 계산된다. 관계식이 선형으로 되어 있어서 Λ0을 그래프 적으로 얻기가 용이하다. Λ의 실험값을 C1/2에 대 전도도비, 즉, 측정한 전도도와 무한 희석에서의 계산 값과의 비도 주어진다.전기 전도도 용기는 pyrex나 석영으로 된 것이 좋다. 왜냐하면 연질 유리로부터 용액으로 나온 불순물이 낮은 전해질 농도에서 전도도를 상당히 증가시키기 때문이 다. 용기의 주입관은 전극 선에 너무 가까이 있지 않아야 하며 전선 자신들도 커페시턴스 효과를 줄이기 위하여 멀리 떨어져야 한다. 전극은 반응 생성물이 생기지 않고, 모여들지 않도록 표면이 균일하여야 하며 표면적을 넓히기 위해서 백금입자를 입힌 백금이어야 한다. 이들은 아주 깨끗이 씻고 증류수로 나중에는 전도도 용 물로 헹구어야 한다.보통의 증류수는 CO2, 응축기의 유리로부터 나온 금속 규산염, 그리고 증류하는 동안 수증기 증류되어 나온 소량의 아민류를 포함하기 때문에 연구용으로는 전도도용 물을 써서 수용액을 만들어야 한다. 연구용 전도도용 물은 석영이나 주석 응축기를 사용하여 보통의 증류수를 적어도 다섯 번 진공 증류한 것이라야 한다. 학생용으로는 좋은 등급의 증류수도 충분하다. 이온교환 수지를 사용한 탈 무기염 물도 적합하다. 물의 비저항이 105ohm-㎝ 정도이어야 한다.전도도 측정에서는 보통의 실험과정이 용기에 포함된 일정량의 용액의 저항을 재는 것이다. 각 용기는 약간씩 모양이 다르고 보통의 전극들은 우연히 일치하는 경우를 제외하고는 정확하게 나란하지 않으며 1㎠가 아니고 1㎝떨어져 있는 것도 아니다. 그러므로 관측한 저항은 비저항이 아니다. 그러나 용기 모양은 일정하므로 비저항은 다음의 간단한 관계식을 써서 계산할 수 있다.R = 비저항r = 관측한 저항k、 = 용기상수전도도가 원하는 양이므로 실험적 측정으로부터 비전도도를 얻기 위해서는 다음을 쓰는 것이 더 편리하다.k = 비전도도용기상수 k′는 보통의 비저항이 정확하게 알려진 표준보정용액의 저항을 측정하여 정한다. 용기상수는 용기를 사용할 때마다 다시 결정하여야 한다.4) 측정원리전기전도도는 용액이 전류를 운반할 수 있는 정도를 말하며, 용액중의 이온세기를 신속/R = (A / ℓ)·K가 된다. 여기에서 K(= 1/ρ)는 비전도도(mho.㎝)이며 동일 측정계를 사용할 경우 셀의 규격은 일정하므로 두 전극간의 거리와 단면적은 무시할 수 있다.따라서 측정결과는 측정된 시료의 전기전도도 값(mho)에 셀 정수(㎝-1)를 곱하여 시료의 전기전도도 값(μmhos/㎝)으로 표시한다. 그러나 현재는 국제단위계인 mS/m(millisiemens/meter) 또한 μS/㎝(microsiemens/centimeter)단위로 측정결과를 표기하고 있으며 여기에서 mS/m = 10 μS/㎝(또는 10μmhos/㎝)이다. 또한 전기전도도는 온도차에 의한 영향(약 2%/℃)이 크므로 측정 결과 값의 통일을 기하기 위하여 25 ℃에서의 값으로 환산하여 기록한다.3. 실험기구 및 시약1) 실험기구휘스톤 브릿지 장치, 100ml 부피플라스크, 50ml피펫, 비커, 전자저울, 약숟가락,2) 시약NaCl, NaOH, 99%의 CHCOOH, 증류수4. 실험방법0.02M NaCl 용액(강전해질)을 제조하기 위해 전자저울을 이용해 정확히 정량한 고체 NaCl 0.117g을 100ml 부피플라스크에 담고 표선까지 증류수를 채워 잘 흔들어준다.50ml 피펫을 사용하여 에서 제조한 0.02M NaCl 용액을 50ml() 취하여 다 른 100ml 부피플라스크에 담고 다시 표선까지 증류수를 채워 0.01M NaCl 용 액을 만든다.에서 만든 0.01M NaCl 용액을 다시 50ml 취하여 다른 100ml 부피플라스크 에 담아 표선까지 증류수를 채워 0.005M NaCl 용액을 만든다.위와 같은 방법으로 0.0025M, 0.00125M NaCl 용액을 만든다.제조해둔 5개의 다른 농도의 NaCl 용액을 각각 비커에 담고 전기전도도를 측정 하는 장치인 휘스톤 브리지 장치로 저항, 전기전도도, 온도를 측정한다.이때 묽은 용액을 먼저 실험하고, 다음으로 농도가 조금 진한 용액을 사용하여 직접 용액과 닿는 전기전도도 측정 용기를 헹궈준 뒤 그 용액의 저항, 전기전 도도, 온003174603131.520.80.00557.00.0005720823717.4820.20.01108.30.001084598699.2220.40.020.214(S/m)0.002143622724.66520.82) NaOH의 몰농도에 따른 측정결과몰농도(M)전기전도도(mS/m)비전도도(mho/cm, k)저항(Ωm)온도(℃)0.00312567.80.0006775067714.7621.20.00625139.40.001400560227.1421.10.01252680.002688172043.7221.30.0255220.005208333331.92021.20.059600.009624639071.03921.23) CH3COOH의 몰농도에 따른 측정결과몰농도(M)전기전도도(mS/m)비전도도(mho/cm, k)저항(Ωm)온도(℃)0.0031258.730.00008767315114.0621.60.00625512.470.*************.921.10.012517.890.0001795332155.721.30.02525.80.0002583979338.721.30.0536.70.0003676470527.221.4< 당량전도도 계산 >< NaCl 용액 당량전도도 계산 >① NaCl 0.00125M② NaCl 0.0025M③ NaCl 0.005M④ NaCl 0.01M⑤ NaCl 0.02M< NaCl의 농도에 따른 전도도와 저항 >< NaCl농도제곱근에 따른 비전도도 >< NaCl 당량전도도 >< NaOH 용액 당량전도도 계산 >① NaOH 0.003125M② NaOH 0.00625M③ NaOH 0.0125M④ NaOH 0.025M⑤ NaOH 0.05M< NaOH의 농도에 따른 전도도와 저항 >< NaOH농도제곱근에 따른 비전도도 >< NaOH 당량전도도 >< CH3COOH 당량전도도 계산 >① CH3COOH 0.003125M② CH3COOH 0.00625M③ CH3COOH 0.0125M④ CH3COOH 0.025M⑤ CH3COOH 0.05M< CH3COOH의 농도에 따른 전도도와 저항서

자연과학| 2008.06.06| 14페이지| 1,000원| 조회(1,641)

전하, 전기전도도, 전해질

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분광학

1. 실험목적 ..... 12. 실험원리 ..... 1(1) 분광법의 정의(2) 흡광 및 발광 분광법(3) 자외선-가시선 분광광도법3. 실험기구 및 시약 ........ 44. 실험방법 ..... 65. 실험결과 ..... 76. 논의 및 고찰 ............... 87. 참고문헌 .... 91. 실험목적분광학이란 빛의 스펙트럼을 해석하여 물질의 성질에 대해 연구하는 광학의 한 분야이다. 여기서는 빛을 연구하여 스펙트럼 분석으로 얻은 전자의 에너지준위가 불연속적이라는 관찰결과는 양자론의 바탕이 되는데, 우리는 이번 실험에서 uv-vis 기기를 이용하여 흡광도 및 최대파장을 측정할 수 있다.2. 실험원리(1) 분광법의 정의분광법(spectroscopy)은 물질과 전자기 복사선과의 상호작용을 측정하는 방법이다. 전자기 스펙트럼에서의 에너지 흡수는 그 화합물의 구조와 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 분광학적인 정보는 화합물의 결합을 더 잘 이해하게 하고, 미지 화합물의 구조를 결정하며 혹은 미지 화합물을 정량적으로 측정하는데 사용한다. 분광법으로는 infrared spectresc spectrescopy는 분광 스펙트럼은 화합물의 ∏결합 콘쥬게이션의 정도를 결정하는데 도움을 주며 특히 정량적인 분석에 유용하게 사용된다.nuclear magnetic resonance spectrescopy는 구조에서 탄소의 골격과 탄화수소를 결정하는 데 도움을 준다. 이와 같이 각각의 방법은 특색 있는 유용한 정보를 제공한다. 여하튼 이 세 가지의 방법을 상호 보완적으로 사용하였을 때에는 화학적인 방법을 거치지 않더라도 화합물의 구조를 완전히 결정할 수 있을 정도로 많은 양의 정보를 얻을 수 있다.여기서 ultraviolet-visible spectrescopy에 관해서 기술하겠다. ultraviolet - visible 영역의 빛의 파장은 나노미터(nm)단위로 측정한다. 이때 1nm=10-9m이다. 단위 혹은 ㎛단위를 사용할 수도 있다.인간이 감지할 수 있는 가시광선은 400nm(보라색)~750nm(빨간색) 범위의 파장을 가진다. 중간 파장에 해당하는 빛은 청색, 녹색, 황색, 오랜지색과 중간색으로 구성된다. 자외선은 인간이 감지할 수 없으며 이 빛에 노출되면 화상을 일으킨다. 자외선 파장의 영역은 100-400nm이다.ultraviolet-visible spectrescopy에서는 파장에 따른 흡광도의 관계를 그래프로 나타낼 수 있다. 흡광도는 시료에 들어가는 빛의 세기와 시료를 통과한 빛의 세기의 비를 대수로 나타낸 것이다.(2) 흡광 및 발광 분광법흡광법이나 발광 분광법은 기기분석법 중에서 가장 널리 이용되는 분석 방법으로 기기 분석에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 분광법에 대한 기본원리와 Beer의 법칙에 대해 알아보고자 한다.1) 전자기 복사선과 스펙트럼전자기 복사선은 음파와는 달리 전파를 지지해 주는 매질을 필요로 하지 않고, 진공에서도 쉽게 통과한다. 전자기 복사선은 서로 수직으로 진동하는 전기장과 자기장으로 구성되어 있다.복사선의 파장(wavelength,)은 파동의 극대점과 극대점(또는 극소점과 극소점)사이의 거리이고, 주파수(중 보다 0.3% 작다.)그리고 n > 1인 매질을 통과할 때 복사선은 그 주파수는 변하지 않지만 파장은 감소한다.복사선 파수는로 표시하면 보통 cm-1 단위를 사용한다.전자기 복사선은 파동성과 함께 광자(photon)라는 에너지의 불연속 입자의 흐름으로 볼 수 있고, 복사선의 간섭, 회절, 투과, 굴절, 반사, 산란, 편광 등과 같은 성질은 파동성으로 설명할 수 있다.그러나 복사선을 흡수하거나 발광할 때에는 흡수매질에 대해, 또는 발광물질로부터 영구적 에너지전이가 일어나는데, 이런 현상을 설명하려면 복사선의 파동성 대신 복사선을 불연속적 입자인 광자(또는 양자)의 흐름으로 취급할 필요가 있다. 복사선을 광자라는 입자성으로 설명할 때 광자에너지는 주파수에 의존하고 다음과 같은 관계가 성립한다.h=Plank 상수(6.63×erg?sec)위의 세 식을 결합하면 다음과 같이 표현할 수 있다.따라서 복사선의 에너지는 파장에 반비례하고, 파수에 비례한다.전자기 복사의 여러 영역2) 복사선 흡광원자, 분자 또는 이온과 같은 화학종이 복사선을 흡수할 때 에너지준위는 증가하며, 이것을 물질이 들뜬상태로 되었다고 한다. 만약 물질이 광자를 방출하면 에너지는 낮아지고, 물질의 가장 낮은 에너지상태를 바닥상태라 한다.복사선의 흡수가 일어나려면 들뜨게 하는 광자의 에너지가 흡수하는 화학종의 바닥상태와 들뜬상태 사이의 에너지 차와 정확하게 일치되어야 한다.분자흡수 스펙트럼은 다원자 분자, 특히 액체상태의 경우에는 흡수 스펙트럼이 상당히 복잡하다. 이것은 에너지상태의 준위수가 크게 증가되기 때문이다. 이 경우에 한 분자의 전체 에너지는 다음과 같다.분자는 각 전자에너지 상태에 있으면서 보통 몇 가지의 가능한 진동상태를 취할 수 있고, 또 각 진동상태에서도 여러 가지 회전상태를 취할 수 있다. 따라서 원자 입자의 경우보다 분자의 경우에는 가능한 에너지준위의 수는 훨씬 많다.분자의 전자, 진동 및 회전 에너지분자흡수의 경우 세 가지 형태의 에너지가 불연속적인 에너지준위로 존재한다. 첫째로를 흡수하면 더 높은 진동 준위로 전이한다. 셋째, 분자의 결합전자들은 전자전이에 따라 더 높은 전자 에너지준위로 전이하게 된다. 이들 여러 에너지준위들은 양자화되어 있으므로 낮은 에너지상태에서 높은 에너지상태로 전이할 때 두 에너지준위간의 에너지차에 해당하는 일정한 에너지를 흡수하여야 한다.3) 복사선의 발광어떤 입자(분자, 원자 또는 이온)를 들뜨게 하는 방법에는 여러 가지가 있다. 그것은 입자를 전자 또는 기타의 기본입자로 충격을 주는 법, 높은 전위의 교류 스파크에 노출시키는 법, 아아크 또는 불꽃에 의해 열처리시키거나 전자기 복사선을 흡수시키는 방법 등이다.이렇게 하여 들뜬입자는 아주 짧은 시간이 지난 후에 낮은 에너지준위 또는 바닥상태로 되돌아 갈 때 보통 복사선을 발광한다. 들뜬입자가 복사선을 발광할 때 기체상태처럼 서로 잘 분리되어 있는 경우에는 복사입자는 독립체로 행동하여 비교적 몇 개의 특수한 파장을 갖는 복사선을 발광하여 보통 불연속인 선 스펙트럼을 얻는다.4) Beer의 법칙Bouguer와 Lambert는 얇은 층을 이룬 물질이 흡수하는 복사선의 세기 혹은 에너지분율은 흡수물질과 입사 복사선의 진동수에 의존하며 층의 두께에 비례한다는 것을 관찰하였다. 흡수물질의 농도가 일정할 때 얇은 층들에 의한 흡수의 합 또는 두께 전체의 흡수를 적분하면 미소 투과세기와 두께 사이에 지수관계가 성립한다. 이것을 일반적으로 Lambert의 법칙이라 한다. Beer는 Lambert가 도입한 흡광계수가 일정한 두께하에서 용액 내의 흡수물질의 농도에 비례한다는 것을 알아냈다. 위의 결과들을 종합하여 보통 Beer의 법칙이라 부른다. 이 법칙에 따르면 용액이나 매질이 흡수 또는 투과하는 복사선의 양은 존재하는 흡수물질의 농도와 시료를 통과하는 복사선의 길이의 지수함수로 나타낼 수 있다.Beer의 법칙은 다음과 같이 유도할 수 있다. 미소두께()의 층에 의한 복사력의 감소()는 다음과 같이 나타낼 수 있다.비례상수흡수용기의 전체길이 b에 대해 적분하면→이를 다시 의 그래프는 기울기를 가지며 원점을 통과하는 직선이다. 그러나 흡광도와 농도 사이의 관계가 직선 관계에서 벗어나는 경우가 있다. 이런 경우에는 기지의 용액으로부터 비선형 곡선을 얻고 같은 실험조건에서 미지용액의 흡광도를 측정하여 미지용액의 농도를 알아낸다.Beer 법칙에서의 벗어남은 기기적 요인이나 화학적 요인에 기인한다. 기기적 요인은 일정농도에서 용기의 길이에 대하여 흡광도를 도시하여 알아낼 수 있다. 기기의 작동이 정상이면 직선관계가 얻어져야 한다. 화학적 요인에 의한 벗어남은 농도가 달라질 때에만 관찰된다.(3) 자외선-가시선 분광광도법분자의 구조나 성질을 규명하는 여러 가지 수단 또는 방법 중에서 분자 내의 에너지와 빛에너지간의 상호작용을 이용하는 방법을 일반적으로 분광법이라 한다.분자에 의한 자외선-가시전 영역의 빛에너지의 흡수는 분자내의 전자에너지의 전이를 나타내며 이런 전자에너지의 전이는 분자내의 전자구조, 즉 분자의 화학결합 상태 및 분자구조 등의 특징에 따라 흡수되는 빛 에너지의 주파수와 세기가 다르게 나타난다. 따라서 자외선-가시선 분광법은 분자의 전자구조적 성질을 알아내는 가장 강력한 수단 중 하나로, 이러한 분자의 성질로부터 화합물의 정성 및 정량분석에 아주 널리 이용된다.1) 자외선 및 가시선의 흡광화학종원자, 분자 또는 이온화학종이 어떤 파장의 자외선이나 가시선을 받으면 물질이 광자에너지,를 흡수하여 들뜬 상태로 되는 경우가 있다. 들뜬상태의 수명은 대략초 정도로 짧고, 들뜬상태는 몇 가지 이완과정에 의해 소멸된다. 이완과정 중 가장 일반적인 형태는 들뜬 에너지가 적은 양의 열로 전환되는 것이다.자외선-가시선 분광광도법으로 흡광화학종을 정성 또는 정량분석하기 위해서는 세 가지 형태, 즉전자의 전이 화학종과 d 및 f 전자의 전이화학종, 및 전하이동 흡수 화학종들에 관한 복사선 흡수이론과 전자전이의 종류에 대해 알아야 한다.①전자를 갖는 화학종전자를 갖는 화학종은 유기분자와 이온뿐만 아니라 많은 무기물의 음이온들이다. 무기 음이온으로는

자연과학| 2008.06.06| 19페이지| 1,000원| 조회(729)

분광광도계, 농도, 분광학

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어는점 측정

1. 실험목적 ..... 12. 실험원리 ..... 1(1) 용액의 총괄성(2) 증기 압력 내림(3) Raoult의 법칙(4) 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림(5) 전해질이 용해된 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림(6) 비휘발성, 비전해질 용액의 분자량 측정3. 실험기구 및 시약 ........ 44. 실험방법 ..... 65. 실험결과 ..... 76. 논의 및 고찰 ............... 87. 참고문헌 .... 91. 실험목적용액의 총괄성을 이해함으로써 증기 압력 내림(△P), 끓는점 오름(△Tb), 어는점 내림(△Tf), 삼투압(∏)에 대해 알 수 있다.① 어는점 내림법을 사용하여 비휘발성 용질의 분자량을 측정함으로써 순수한 벤젠의 어는점과 벤젠에 나프탈렌을 넣어 주었을 때 어는점이 달라진다는 것을 Raoult의 법칙에 의해서 말할 수 있다. 나프탈렌이 1g, 2g 3g 첨가되면서 Raoult의 법칙에 의해 벤젠의 어는점이 내려감을 실험을 통해서 알 수 있고, 이로 인해서 나프탈렌의 분자량을 구할 수 있다.② 응용을 통하여 혼합물의 어는점 또한 알 수 있다.2. 실험원리에서는 용질 입자들이 용매 분자의 증발을 방해하므로 용액의 증기 압력이 순용매의 증기 압력보다 낮아진다.?(3) Raoult의 법칙☞ 비휘발성 용질을 포함하는 용액의 증기 압력은 용매의 증기 압력에 용액 중 용매의 몰 분율을 곱한 것과 같다.P용액 = X용매×P용매☞ 용질의 양이 많을수록 액체가 증발할 수 잇는 표면적이 작아지기 때문에 증기 압력이 작아진다.용액의 증기 압력이 순수한 용매의 증기 압력보다 낮아지는 현상을 말하는데, 같은 부피의 순수한 물과 설탕 용액 그림과 같이 연결하면 물이 설탕물보다 먼저 증발한다.☞ 설탕 용액의 증기 압력이 순수한 물의 증기 압력보다 낮기 때문(4) 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림① 용액의 증기 압력이 낮아지면, 용액의 끓는점은 순용매보다 높아지고, 어는점은 순용매보다 낮아지게 된다.② 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림의 정도도 증기 압력 내림과 같이 용액의 몰랄 농도에 비례한다.△Tb=Kb×m△Tf=Kf×mKb : 몰랄 오름 상수Kf : 몰랄 내림 상수m : 용액의 몰랄 농도① 끓는점 : 비휘발성 용질이 녹은 용액의 끓는점 > 용매의 끓는점⇒ 용매의 증기 압력이 1기압이 되는 온도(=끓는점)에서 용액의 증기 압력은 1기압이 되지 못하고 온도를 더 높여야 증기 압력이 1기압이 되어 끓는점에 도달하기 때문에◈ 끓는점 오름(ΔTb)㉠ 용액의 끓는점(Tb`)와 용매의 끓는점(Tb)의 차.㉡ 비휘발성 용질의 몰랄 농도에 비례한다.ΔTb = Kb · m ?????(Kb: 몰랄 오름 상수, m: 몰랄 농도)◈ 몰랄 오름 상수(Kb)㉠ 일정 용매에 대한 1m(몰랄 농도)?용액에서 갖는 일정 상수㉡ 용질의 종류와 관계없는 용매의 고유한 값이다.② 어는점 : 첫 결정이 생기는 온도,비휘발성 용질을 녹인 용액의 어는점 Na+ + Cl-?CaCl2 ---> Ca2+ + 2Cl-1배2배3배1배2배3배(6) 비휘발성, 비전해질 용액의 분자량 측정① 비전해질 물질은 물에 용해되어도 분자가 더 작은 입자로 나누어지지 않으므로 용매 1kg당 녹아 있.)※ 참고( 여러용매의 어는점과 몰랄내림 상수)용매어는점(℃)k1용매어는점(℃)k1물01.86아세트산16.73.9황산10.56.81시클로헥산6.520.0아닐린-65.87나프탈렌80.26.9벤조산1227.85페놀427.27안트라퀴논28514.8벤젠5.55.12안트라센21711.6니트로벤젠5.76.93. 실험기구 및 시약(a) 실험기구 : 시험관, 비커, 약수저, 알코올온도계, 얼음, 소금(염화나트륨),(b) 실험시약 : 증류수, 소금(염화나트륨), 벤젠 20ml, 나프탈렌 4g, biphenyl 0.4g, p-dichlorobenzene 0.4g벤젠(benzene)벤젠은 방향족 탄화수소로, 화학식은 C6H6 로 무색이고 가연성이며, 발암 물질로 알려져 있다.탄소 원자 6개와 수소 원자 6개가 결합한 형태로, 탄소 6개가 고리 모 양의 화학 결합을 하고 있다.클로로헥산(cyclohexane)과 달리 6개의 탄소가 전자를 공유하게 되는 공유 결합을 이루고 있으며, 평면상에 6개의 탄소와 수소가 존재한다. 반응성은 크지 않다.나프탈렌(naphthalene)화학식은 C10H8이다. 염료와 합성수지 제조에 사용되는 대체산물을 많이 만들어내는 탄화수소의 원료로 중요하다. 나프탈렌은 석탄을 건류하여 얻는 휘발성 물질 콜타르 속에 단일성분으로는 가장 많이 들어 있으며, 오늘날에는 석유를 고온에서 분해증류 (큰 분자를 분해하는 공정)하여 만들기도 한다. 상업적으로는 농축 콜타르의 중간분해 산물이나 분해증류된 석유의 중질분해 산물을 결정화시켜 만든다. 광택있는 흰색 판상 결정을 이루며, 녹는점은 80.1℃, 끓는점은 218℃이다. 물에는 거의 녹지 않으며, 휘발성이 강하고 독특한 냄새가 있어 방충제로 쓰인다.나프탈렌은 화학반응을 할 때 벤젠 및 그 단순유도체와 연관되는 방향성을 띤다. 반응은 주로 수소 원자를 할로겐 원자, 니트로기, 술폰산기, 알킬기 등으로 치환하는 것이다. 다량의 나프탈렌은 나프틸아민과 나프톨로 전환시켜 염료중간체로 쓰인다. 나프탈렌은 예로부터 프탈산 무수물 공업적으로 염소화시키면 열전도 유도체로 사용되는 PCB라 불리는 폴리염화비페닐의 혼합물이 만들어진다. 순수한 비페닐은 향긋한 냄새가 나는 무색의 결정성 고체로 물에는 녹지 않으나 보통의 유기용매에는 잘 녹는다. 어는점은 70~71℃이고, 끓는점은 254℃이다.p-디클로로벤젠(p-dichlobenzene)화학식은 C6H4Cl2. paradichlorobenzene의 ‘dichloro’는 두 개(di-)의 염소원자(chlorine)가 붙어 있다는 것을 의미한다.‘para’는 두 개의 염소원자들이 붙어 있는 방향을 나타내는 것으로 벤젠고리를 중심으로 서로 반대 방향에 위치하고 있다는 것을 나타낸다. 즉, 벤젠에 두 개의 염소원자가 180˚의 각도를 이루며 붙어 있는 물질을 말한다.파라디클로로벤젠은 녹는점 53℃, 끓는점 175℃인 무색의 결정이며 살충제로 많이 쓰이고 있다. 그러나 두통이나 현기증을 유발하기도 하고 심하면 백내장을 일으킬 위험도 있으므로 주의하여 사용할 필요가 있다.4. 실험방법(A) 어는점 내림에 의한 분자량 측정 (벤젠 + 나프탈렌)어는점 내림 실험을 하기 전 이번 실험에서 사용하게 될 알코올 온도계의 보정 을 위해 얼음물과 끓는물에서의 각각의 온도를 측정한다.측정한 온도를 사용하여 온도계를 정확하게 보정한다.벤젠에 나프탈렌을 혼합함으로써 나타나는 어는점 내림현상을 관찰하기 위해 액 체 벤젠 20ml을 실험관에 담는다.온도계를 고무마개에 끼우고 벤젠이 든 실험관을 막은 후 얼음물에 5~10분동안 담궈둔다.벤젠이 어느 정도 얼었으면 그때의 벤젠의 순수한 어는점을 측정한뒤 실험관을 손으로 살짝 감싸 얼었던 벤젠을 녹여준다전자저울을 이용해 정확하게 달아둔 고체 나프탈렌 1g을 벤젠이 든 실험관에 넣고 다시 얼음물에 담궈 어는점을 측정한다.다시 5~10분이 지난 뒤 벤젠과 나프탈렌 혼합물을 녹인 뒤, 고체 나프탈렌 1g 과 2g을 따로 첨가한 뒤 각각의 어는점을 측정한다.처음 나프탈렌 1g을 첨가했을때의 어는점, 그다음 1g의 나프탈렌을 더 첨가 했을해 먼저 세 개의 실험관을 준비한다.첫 번째 실험관에 전자저울을 이용해 정확히 정량한 고체 biphenyl 0.2g을 넣고 물중탕을 하여 완전히 녹인다.앞서 보정해둔 온도계를 사용하여 완전히 녹았던 biphenyl이 다시 고체가 되는점 (어는점)의 온도를 측정한다.다음 두 번째 실험관에는 고체 2g의 p-dichlorobenzene을 넣고 믈중탕을 이용해 완전히 녹인 뒤 어는점의 온도를 측정한다.순수한 biphenyl의 어는점과 순수한 p-dichlorobenzene의 어는점 온도를 계산을 통 해 보정한 뒤 두 시료의 평균 어는점을 구한다.세 번째 실험관에 2g의 고체 biphenyl과 2g의 고체 p-dichlorobenzene을 함께 넣 고 역시 물중탕을 이용해 완전히 녹여 보정한 온도계를 사용하여 어는점을 측정 한다.에서 측정한 혼합물의 어는점을 계산을 통해 보정한뒤 순수한 두 시료의 평균 어는점과 비교한다.5. 실험결과*온도계보정알코올온도계 : 얼음물 : 0℃끓는물 : 95℃y=ax+b (0,0) (95,100)온도계 보정식 :실험 (A)벤젠의 양(g)나프탈렌의 양(g)측정된 어는점(℃)?Tf(℃)17.57 (20ml)04.21-17.57 (20ml)11.05-3.1617.57 (20ml)2-0.53-4.7417.57 (20ml)4-2.21-6.42벤젠의 무게 = 0.8786(g/ml)×20ml = 17.57g벤젠의 kf = 5.12나프탈렌의 몰질량 =실험1.실험2.실험3.실험1실험2실험3나프탈렌의 몰질량92.22122.97181.56평균132.25 g/mol (이론치 : 128g/mol)실험 (B)A : biphenylB : p-dichlorobenzeneA +B어는점71.6℃50.5℃31.6℃평 균(71.6℃ + 50.5℃)/2 = 61.05℃차 이61.05℃ - 31.6℃ = 29.5℃6. 논의 및 고찰새롭게 시작한 물리화학실험 수업에서 우리가 가장 먼저 하게 된 실험은 어는점 내림을 통해 용질의 분자량을 측정하는 실험이였다. 이번 실험에서 우리가

자연과학| 2008.06.06| 10페이지| 1,000원| 조회(1,411)

어는점, 벤젠, 나프탈렌

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Van`t Hoff 실험

1. 실험목적 ............ 12. 실험원리 ............ 11) 융해열(=녹음열)2) Van't Hoff 식3. 실험기구 및 시약 24. 실험방법 ............ 25. 실험결과 ............ 36. 논의 및 고찰 ...... 87. 참고문헌 ............ 81. 실험목적- Van't Hoff 식을 이용하여 용질의 녹음열을 구할 수 있다.- 매와 용질을 달리하여 또 다른 용질의 녹음열을 구할 수 있다.2. 실험원리1) 융해열(=녹음열)온도를 바꾸지 않은 상태에서 1g의 고체를 융해하여 액체로 바꾸는 데 소요되는 열에너지이다. 물질의 분자 사이의 인력이 강할수록 더 많은 융해열이 필요하므로 녹는점도 높아진다. 이는 물질마다 정해진 고유한 상수값이다어떤 물질이 일정한 온도에서 고체로부터 액체로 융해할 때에 필요한 열량. 액체가 고체가 될 때에 방출하는 응고열의 값과 같다. 보통 물질 1g, 1㎏ 또는 1몰 당의 열량으로 나타낸다. 1몰당의 융해열을 몰 융해열(또는 분자 융해열)이라 부른다. 1기압하에서, 1℃의 얼음(물의 결정) 1몰에 6.01KJ의 열을 가하면, 얼음이 완전히 융해하여 액체인 물이 되기까지 그 온도는 변하지 않는다.융해열(cal/g)物質(물질)融解熱(융해열)物質融解熱物質融解납인1414139652) Van't Hoff 식가)나)(1) 평형 :00 =lnK = -(2) Van't Hoffln K = -= -.+lnX= -.+y절편=slope=(T2＞T1)- 그래프 -T2 T1(3) T→K(X), T→K(X)ln K= -.+-----?ln K= -.+-----??-?ln= -3. 실험기구 및 시약(a) 실험기구: 알코올 온도계, 비커, 핫플레이트, 전자저울, 시험관, 물중탕장치(b) 실험시약: 나프탈렌, Biphenyl4. 실험방법비교적 부정확한 알코올 온도계를 보정한다.빠른 실험을 위해 미리 물중탕 장치를 설치하고 물의 온도를 높여 놓는다.첫 번째 실험을 하기 위해 전자저울을 사용하여 나프탈렌 6g과 5개의 biphenyl 1g을 정확히 정량한다.큰 실험관에 나프탈렌 6g과 biphenyl 1g을 널고 물중탕을 시키며 녹여준다. 이때 온도계를 사용하여 잘 저어준다.혼합시료가 완전히 녹으면 물중탕에서 꺼내 실온에서 온도계로 저어주면서 식혀준다.혼합시료가 꾸덕꾸덕 해질때의 온도를 측정한다.이 혼합시료에 다시 1g의 biphenyl을 4차례 가한 뒤 역시 같은 방법을 사용하여 녹는점 온도를 측정한다.두 번째 실험을 하기 위해 역시 전자저울을 사용하여 biphenyl 6g과 5개의 나프탈렌 1g을 정확히 정량한다.첫 번째 실험과 같은 방법으로 biphenyl 6g에 나프탈렌을 1g, 2g, 3g, 4g, 5g, 섞었을때의 녹는점 온도를 측정한다.위에서 구한 두 개의 실험의 논는점 온도에 van't Hoff식을 사용하여을 구한 뒤 그래프를 그려 본다.5. 실험결과※ 온도계 보정알코올온도계 - 얼음물 : 0℃끓는물 : 98℃y = ax-b (0,0) (98,100)100y=x의 그래프(0,0)98온도계 보정식 :[1] 나프탈렌을 용매로 사용한 경우나프탈렌 6g +Diphenyl 1g → m.p(T1)나프탈렌 6g +Diphenyl 1g+1g(총2g) → m.p(T2)나프탈렌 6g +Diphenyl 1g+1g+1g(총3g) → m.p(T3)나프+1g+1g (총5g) → m.p(T5)① 나프탈렌 6g +Diphenyl 1g →mp(T1) : 70.39℃② 나프탈렌 6g +Diphenyl 2g →mp(T2) : 62.76℃③ 나프탈렌 6g +Diphenyl 3g →mp(T3) : 57.18℃④ 나프탈렌 6g +Diphenyl 4g →mp(T4) : 52.55℃⑤ 나프탈렌 6g +Diphenyl 5g →mp(T5) : 47.94℃나프탈렌이 용매인 경우보정T(℃)보정T(K)나프탈렌 6g + 바이페닐 1g70.39343.54나프탈렌 6g + 바이페닐 2g62.76335.91나프탈렌 6g + 바이페닐 3g57.18330.33나프탈렌 6g + 바이페닐 4g52.55325.70나프탈렌 6g + 바이페닐 5g47.94321.09( 나프탈렌 분자량 = 128.2g/mol , 바이페닐 분자량 = 154.2g/mol )- 나프탈렌 6g 몰수= 0.046801872mol- 바이페닐 1g 몰수= 0.006485084mol- 바이페닐 2g 몰수= 0.012970168mol- 바이페닐 3g 몰수= 0.019455252mol- 바이페닐 4g 몰수= 0.025940337mol- 바이페닐 5g 몰수= 0.032425421mol나프탈렌이 용매인 경우1/TlnXB나프탈렌 6g + 바이페닐 1g0.00291087-2.106186805나프탈렌 6g + 바이페닐 2g0.00297699-1.527886046나프탈렌 6g + 바이페닐 3g0.00302728-1.225425933나프탈렌 6g + 바이페닐 4g0.00307031-1.031122638나프탈렌 6g + 바이페닐 5g0.00311439-0.893378134최소자승법 이용∑CiAi-0.02033723∑Ci0.01509983∑Ai-6.783999556∑Ci∑Ai-0.102437271∑ci24.56263E-05(∑ci)20.000228005∑Ai210.13346573(∑Ai)246.02264998신뢰도®0.962기울기(-△H°/R)5948.659188y절편(△S°/R)-19.32155379l45715 kJ/mol[2] Diphenyl을 용매로 놓은 경우Diphenyl 6g + 나프탈렌 1g →m.p(T1)Diphenyl 6g + 나프탈렌 1g+1g(총2g) → m.p(T2)Diphenyl 6g + 나프탈렌 1g+1g+1g(총3g) → m.p(T3)Diphenyl 6g + 나프탈렌 1g+1g+1g+1g (총4g) → m.p(T4)Diphenyl 6g + 나프탈렌 1g+1g+1g+1g+1g (총5g) → m.p(T5)① Diphenyl 6g + 나프탈렌 1g →mp(T1) : 55.10℃② Diphenyl 6g + 나프탈렌 2g →mp(T2) : 44.90℃③ Diphenyl 6g + 나프탈렌 3g →mp(T3) : 39.78℃④ Diphenyl 6g + 나프탈렌 4g →mp(T4) : 36.69℃⑤ Diphenyl 6g + 나프탈렌 5g →mp(T5) : 38.78℃바이페닐이 용매인 경우보정T(℃)보정T(K)바이페닐 6g + 나프탈렌 1g55.10328.25바이페닐 6g + 나프탈렌 2g44.90318.05바이페닐 6g + 나프탈렌 3g39.78312.93바이페닐 6g + 나프탈렌 4g36.69309.84바이페닐 6g + 나프탈렌 5g38.78311.93( 바이페닐 분자량 = 154.2g/mol , 나프탈렌 분자량 = 128.2g/mol )- 바이페닐 6g 몰수= 0.038910505mol- 나프탈렌 1g 몰수= 0.007800312mol- 나프탈렌 2g 몰수= 0.015600624mol- 나프탈렌 3g 몰수= 0.023400936mol- 나프탈렌 4g 몰수= 0.031201248mol- 나프탈렌 5g 몰수= 0.03900156mol바이페닐이 용매인 경우1/TlnXB바이페닐 6g + 나프탈렌 1g0.00304646-1.789812032바이페닐 6g + 나프탈렌 2g0.00314416-1.251093969바이페닐 6g + 나프탈렌 3g0.00319560-0.979369031바이페닐 6g + 나프탈렌 4g0.00322747-0.809632346바이페닐81954∑Ai-5.521886551∑Ci∑Ai-0.087353709∑ci20.00005007(∑ci)20.000250258∑Ai26.86216664(∑Ai)230.49123108신뢰도0.949기울기(-△H°/R)5879.21011y절편(△S°/R)-19.70565812lnX = 5879.21011 1/T - 19.70565812ln= -기울기(-△H?/R)= 5879→ △H? = -48.87975 kJ/mol6. 논의 및 고찰이번 실험은 Van't Hoff 식을 이용하여 △H?계산하는 실험으로 용질의 녹음열을 구하는 것을 목적으로 한다. Van't Hoff 법칙은 묽은 용액의 삼투압은 용매와 용질의 종류와는 관계없이, 용액의 몰 농도와 절대온도에 비례한다는 법칙이다. ( Πv=nRT )가장 먼저 알코올 온도계를 보정해주고 미리 물중탕 장치를 설치하여 실험이 빨리 진행될 수 있도록 한다. 첫 번째 실험에서는 나프탈렌을 용매 biphenyl을 용질로 하여 실험하였다. 나프탈렌 6g에 biphenyl용질을 1g씩 총 5번을 넣으면서 녹여준 다음 물중탕장치에서 빼내어 용액이 꾸덕꾸덕 해질 때의 온도, 즉 어는점(녹는점)을 측정하였다. 두 번째 실험에서는 biphenyl을 용매로 나프탈렌을 용질로 하여 첫 번째 실험과 같은 방법으로 실험하였다. 그리고 Van't Hoff식을 사용하여 △H?계산 하고 최소자승법을 사용하여 두 실험의 그래프를 그려주었다.이 실험에서 녹는점을 측정할 때 혼합용액을 다 녹여준 다음 다시 어는점을 측정하는 이유는 액체일때 용매와 용질이 골고루 잘 섞이기 때문에 더 정확하게 녹는점을 구할 수 있기 때문이다. 이번 실험에서 주의 할 점은 실험할 때 크기가 큰(두꺼운) 실험관을 사용해야 시료가 실험관 벽에 붙지 않아서 실험의 오차를 줄여줄 수 있고 온도계를 사용하여 혼합시료를 잘 저어주어야 실험이 정확하게 진행 될 수 있다는 것이다. 이런 점에 주의 하면서 실험한 결과 실험이 문헌치와 비슷하게 나온 것을 확인할 수 있었다. 하지만 이번 실험에서 가

자연과학| 2008.06.06| 9페이지| 1,000원| 조회(441)

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