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이산화탄소의 승화열

실험 예비 보고서이산화탄소의 승화열학과 학년 학번 이름 실험조제출일 담당교수 담당조교1. 실험명 : 이산화탄소의 승화열2. 실험일자 : 년 월 일3. 실험목표 : 드라이아이스(고체 이산화탄소)의 승화열을 측정한다.4. 실험이론· 이산화탄소 (CO, carbon dioxide) : 무색, 무미, 무취의 기체로서, 물에 상당량이 녹는다. 대기 중에 약 0.04% 정도로 포함되어 있으며 광천수나 천연가스 속에도 포함되어 있다. 고체의 증기압이 높기 때문에 액체를 거치지 않고 직접 기체로 승화된다. 이 고체를 드라이아이스로 사용하는 것은 이 승화과정이 많은 승화열을 필요로 하며, 따라서 승화될 때 주위로부터 많은 열을 뽑아내기 때문이다.· 드라이아이스 : 기체인 이산화탄소를 압축하여 고체 이산화탄소로 만든 냉각제. 고체 탄산이라고도 한다. 이산화탄소 속에 함유되어 있는 수분·기름 등을 분리시킨 다음, 저온에서 가압하여 급격히 팽창시키면 줄-톰슨 효과에 의하여 냉각되어 액체인 이산화탄소가 되고, 그 일부분을 증발시키면 잠열에 의해서 나머지는 눈송이 모양의 드라이아이스가 된다. 상압에서는 액화하지 않고 즉시 승화한다.승화점 -78.5℃, 0℃의 물 100g에 대하여 171cc가 녹는다.· 승화 (sublimation)고체가 액체를 거치지 않고 직접 기체로 되어 증발하는 현상, 혹은 그 역의 과정. 일정 온도의 고체에 대하여 주위 기체의 압력이 승화 압력보다 작을 때 승화가 진행된다. 이 때, 물질은 주위로부터 일정한 열을 흡수한다.· 승화열 (heat of sublimation)단위량의 고체물질이 기체 상태로 변화하는데 있어서 일정온도와 압력에서의 열함수(엔탈피) 변화를 말하며 cal/g 또는 cal/mol 로 표시한다.· 열에너지 (heat energy)열을 이용한 에너지로 물체가 온도 변화 또는 상태변화를 하는 경우에 물체가 얻거나 또는 잃은 에너지를 말한다.· 상변화 (change of phase, phase change)어떤 물리적 상태인 액체, 고체 또는 기체에서 다른 상채로의 변화. 변화가 일정한 온도에서 일어난다 할지라도 필연적으로 열의 출입을 동반한다. 상전이라고도 한다.· 녹음열 (heat of melting) = 녹음 엔탈피· 기화열 (heat of vaporization) = 기화 엔탈피액체가 기체로 바뀔 때 외부로부터 흡수하는 열량을 말한다. 액체 1g 또는 1kg의 칼로리값으로 표현된다. 흡수되는 열이 온도 상승을 위해 사용되지 않고, 기화하기 위한 에너지로 쓰여지고, 기화가 일어날 때의 온도에 의한 영향을 받는다.· 엔탈피 (enthalpy) = 열함량, 열함수열역학특성함수의 하나. 기호. 열역학적 특성의 열에너지.는 내부에너지,는 압력,는 부피라고 했을 때,로 정의된다. 계의 내부에너지의 증가는 외부에서 공급된 열량와 외부에서 이루어진 일의 합계이며, 따라서 정의로부터, 압력이 일정한 조건에서는 외부에서 공급된 열량이 엔탈피증가가 된다.· 열량계 (calorimeter) : 열량측정 계기· 물질의 상태· 상평형 그림 : 온도와 압력에 따른 기체·액체·고체의 평형을 나타낸 그림5. 실험방법 뜨거운 물을 사용하는 방법1) 250mL 컵에 물을 반 넣고 50℃정도로 가열한다.2) 열량계의 질량을 측정한다.3) 열량계의 미지근한 물 60mL를 넣고 질량·온도를 측정한다.

자연과학| 2006.12.19| 3페이지| 1,000원| 조회(765)

실험, 화학, 이산화탄소, 승화열, 예비

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[예비]옥살레이트 철 착화합물의 합성과 광화학반응

실험 예비 보고서옥살레이트 철 착화합물의 합성과 광화학반응학과 학년 학번 이름 실험조제출일 담당교수 담당조교1. 실험명 : 옥살레이트 철 착화합물의 합성과 광화학반응 (청사진 만들기)2. 실험일자 : 년 월 일3. 실험목표 : 옥살레이트-철 착화합물을 합성하고 이의 광화학반응을 이용해서 청사진을 만든다.4. 실험이론· 청사진 blueprint철(Ⅲ)염의 감광성을 이용하는 사진법의 하나이다. 시아노타이프라고도 한다. 감광재료로는 제2철염과 페리시안화칼륨이 쓰인다. 빛에 노출시키면 제2철염이 제1철염으로 변화하고 페리시안화칼륨과 결합하여 페리시안 제1철염이 된다. 이것이 텀불블루로 발색한다.KFe(CN)Fe(Ⅱ) KFe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)(CN)페리시안 제1철은 수용성이 아니므로 물로 씻으면 빛에 노출되지 않는 부분이 녹아서 푸른 바탕 속에 흰 선으로, 즉 음화로 나타난다.· 착화합물 complex compound금속 또는 금속과 유사한 원소를 중심으로 다른 이온이나 분자가 입체적으로 결합된 원자집단을 말한다. 즉, ‘1개 또는 그 이상의 금속을 주로 하는 원자를 중심으로 그것에 몇 개의 비금속 원자 또는 원자단이 결합하여 이루어진 화학종’을 착물이라고 할 수 있다. 중심원자가 1개인 것이 보통이며, 이것을 1핵착물 또는 단일핵착물이라 한다. 중심원자가 여러개인 것을 다핵착물이라 하고, 중심 원자의 수에 따라 핵착물이라 한다. 중심원자와 결합하는 원자 또는 원자단을 배위자 또는 리간드라 한다. 착물에는 이온과 분자가 있다. 착이온은 양이온 또는 음이온의 형태로 존재하는 착물인데, 이온쌍과 결합하여 착염, 착산, 착염기를 만든다. 이것들과 착분자를 하나로 통합한 것이 좁은 뜻의 착화합물이며, 배위화합물이라고도 한다. 보통의 착물에서 배위원자는 고립전자쌍으로 중심원자에 배위결합되어있다. 따라서 G.N.Lewis 산-염기의 정의에 따라 중심원자는 Lewis산이며 리간드는 Lewis염기이고, 이와같은 착물은 베르너착물이라 한다.- 리간드 ligand : 일반적으로 음이온성 리간드는 -O, 양이온은 그대로 사용한다. 금속이온에 결합되는 분자나 음이온은 비공유 전자쌍을 갖는 것으로 이러한 분자나 음이온을 ‘리간드’라 한다.- 전이원소와 그 특성 : 주기율표에서 4주기 이후의 3~13족까지의 원소를 전이원소라 한다. 전이원소들은 원자번호가 증가함에 따라 비어있는 속껍질의 d, f-orbital에 전자가 채워진다. 전이원소는 녹는점이나 끓는점이 일반적으로 높고 여러 산화수를 갖는다. 원자반지름이 작아 밀도가 크며, 이온이나 화합물은 d-orbital의 전자가 가시광선을 흡수·방출하기 때문에 색을 띤다.- 착물의 반응 : 6배위착물 수용액 속에서의 치환반응은 배위수와 다른 리간드의 교체형식으로 진행되고 물 이외의 리간드끼리 직접 치환되는 일이 거의 없다는 것이 알려졌다. 리간드는 배위에 따라 단독인 때와는 다른 반응을 받거나 착물속에서 이동하는데, 이들은 윌킨스 착물의 경우처럼 착물 촉매에서 중요한 역할을 한다.· 광화학반응 photochemical reaction물질이 빛을 흡수하여 높은 에너지 상태로 들뜨게 되어 일어나는 화학반응을 뜻한다. 광합성 및 새로운 물질을 합성하거나 기질에 변화를 주는 화학반응이다. 열에 의한 화학반응과 마찬가지로 합성, 분해, 중합, 이성질체화 등 반응이 일어난다. 광화학반응은 반응 작용 원리에 따라 빛을 흡수하는 직접적인 결과로서 일어나는 초기과정과 이에 따른 후속과정으로 나누어 생각할 수 있다. 초기과정은 빛을 흡수하는 물질을 구성하는 분자 또는 이온이, 높은 에너지를 가진 상태로 변화하는 경우, 직접 해리 또는 정기 해리에 의해 유리기 또는 유리원자를 생성하는 경우로 나눌 수 있다. 후속과정은 초기과정에서 이루어진 활성상태가 일으키는 반응을 말한다. 광화학반응을 유발시키는데 필수적인 보조역할을 하는 물질을 광촉매라고 한다.· 화학 광량계 actinometer광화학반응을 이용해서 방사성 특히 자외선의 강도를 측정하는 장치를 말한다. 반응정도와 흡수된 빛에너지 사이의 정량적 관계가 쉽게 결정되기 때문에 광화학작용과 관련 있는 빛에너지 측정에 사용된다. 화학 광량계의 종류는 많지만 옥살산우라닐이 광화학반응에 의해 CO, CO및 포름산으로 분해하는 것을 이용한 것이 널리 이용되고 있다. 이 밖에도 모노크롤아세트산 광량계, 말라카이트그린 광량계 등이 있다.· 분광광도법 spectrometry빛의 세기를 측정하는 방법의 하나로 분광측정법 또는 분광분석법이라고도 한다. 측광의 본래 뜻은 눈에 느껴지는 빛의 세기를 가리키는 것이지만, 측광이 발전함에 따라 빛의 세기를 물리적 에너지의 세기로 측정하게 되었다. 빛은 스펙트럼을 가지고 있으므로 각 파장에 대한 빛에너지의 분포가 문제되어 빛을 분광기에 의해 단색광으로 나누어 그 세기를 측정하게 되었다 이러한 측광법이 분광광도법이고, 측정장치로는 분광광도계가 쓰인다.

자연과학| 2007.02.12| 3페이지| 1,000원| 조회(1,120)

청사진, 착화합물, 청사진만들기, 철 착화합물

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[화학실험]예비-크로마토그래피

실험 예비 보고서크로마토그래피학과 학년 학번 이름 실험조제출일 담당교수 담당조교1. 실험명 : 크로마토그래피2. 실험일자 : 년 월 일3. 실험목표 : 정상과 역상 크로마토그래피에 의한 색소의 분리를 통하여 크로마토그래피의 원리와 극성의 개념을 배운다.4. 실험이론· 분리방법혼합물의 성분들은 각각의 물리적 성질을 그대로 가지고 있다. 따라서 혼합물의 분리방법은 물질 자체의 특성인 무리적 성질의 차이를 이용하는 것이다.- 거름 : 용해도(한 액체에 녹을 수 있는 능력)의 차이를 이용한다.- 증류 : 끓는점의 차이를 이용한다. 증류는 혼합물의 성분들 중 일부를 기화시킴으로써 분리한다.- 크로마토그래피 : 혼합물의 구성성분을 분리하고 확인하는데 유용한 가장 민감한 방법이다. 이 방법은 물질들이 표면에 흡착하는 능력의 차이에 의존한다.· 크로마토그래피색층분석이라고도 한다. 여러 가지 색소(단백질)가 혼합된 경우, 이들을 거름종이나 실리카겔관을 이용하여 분리해내는 방법이다.· 크로마토그래피의 종류- 흡착 크로마토그래피 : 화학물이 고체 표면에 흡착되는 정도의 차이를 이용.흡착제로는 활성 알루미나·활성탄·산화마그네슘·탄산마그네슘 등.- 겔투과 크로마토그래피 : 작은 분자가 교대로 결합. 게의 틈새를 잘 침투하는 효과를 이용.다분산 고분자의 분자량 분포 추정이나, 분자량에 따른 분별에 사용.- 이온교환 크로마토그래피 : 주어진 pH에서 화합물이 해리해서 생긴 이온의 전하차이를 이용.- 분배 크로마토그래피 : 용매에 녹는 정도가 다른 점을 이용.공존하는 두 액체상에 분배되는 물질의 비율을 물질의 종류에 따라 일정하다는 사실을 이용.실제로 흔히 사용되는 것으로는 거름종이를 매체로 하는 종이 크로마토그래피와 박층 크로마토그래피 등이 있다. 이 매체들은 친수성이므로 흡착수가 보유되어 있고 전개 용매와의 사이에 용질의 분배가 일어난다. 거름종이의 섬유나 실리카겔에 흡착되어있는 물에 대한 분배율이 높은 물질은 전개거리가 짧지만, 분배율이 높은 물질은 전개거리가 길어져 크로마토그램을 생성한다. 박층 크로마토그래피는 박층을 만드는 물질의 종류에 따라 분배 크로마토그래피가 되기도 한다.고체 표면에 얇은 액체의 막을 입힌 정지상 사이로 극성이 다른 용액(이동상)을 흘려주면서 두 액체 사이에 물질의 분배가 일어나도록 하는 경우는 액체-액체 크로마토그래피라고 하고, 기체를 이동상으로 이용하는 경우는 기체-액체 크로마토그래피라 한다.· 크로마토그래피의 구성요소- 고정상(stationary phase) : solid support - 흡착제(고체지지제)- 이동상(mobile phase) : 혼합용매 - 전개제· 크로마토그래피의 원리분리하고자 하는 물질을 적당한 용매에 용해시켜서 이동상을 따라서 이동하게 되거나 고정상에 흡착됨으로써 분리가 된다. 물질이 고정상에 흡착되는 시간이 많이 걸릴수록 이동한 거리가 짧아진다. 이러한 이동한 거리를 표시하기 위해서 Rf(rate of flow)을 나타낸다.Rf특정한 실험조건(용매·고정상의 종류·온도 등)에서 화합물의 이동성은 Rf값으로 정량적으로 표현된다. Rf값에 영향을 미치는 요인들에는 종이의 성질, 온도, 시료의 양, 외부물질, 물의 포화정도, 전개 용매의 성질 등이 있다.정상 크로마토그래피에서는 극성이 높은 실리카겔, 알루미나, 종이 등을 고정상으로, 극성이 낮은 유기용매를 이동상으로 사용한다. 이와는 달리 역상 크로마토그래피에서는 고정상으로 극성이 낮은 탄화수소(C,C)를, 이동상으로 극성이 높은 수용액을 사용한다.· 전기음성도분자에서 원자가 공유전자쌍을 끌어당기는 능력㉠ 이온화 에너지와 전자친화도가 큰 원자는 전기음성도가 큰 것이 많다.㉡ 풀링의 전기음성도 : 두 원자들의 전기음성도의 차이가 클수록 결합에너지가 증가하는 것에 착안하여 각 원소의 전기음성도 값을 정하였다.F의 전기음성도 : 4.0 (가장 큰 값)Fr의 전기음성도 : 0.7 (가장 작은 값)- 전기음성도의 경향㉠ 같은 주기 : 원자번호가 증가할수록 전기음성도가 커진다. 특히 2주기에서는 오른쪽으로 갈수록 음성도가 0.5단위씩 증가한다.㉡ 같은 족 : 원자번호가 증가할수록 전기음성도가 작아진다.- 전기음성도의 활용㉠ 결합의 극성 결정 : 결합하고 있는 두 원자에서 전기음성도가 큰 쪽이 전기적으로 음성(-)이고, 전기음성도가 작은 쪽이 전기적으로 양성(+)이 된다.㉡ 산화수의 결정㉢ 산화제의 세기 : 전기음성도가 큰 비금속일수록 강한 산화제로 작용한다.㉣ 화합결합의 구분 : 전기음성도가 큰 비금속일수록 그 간의 원자간 결합은 공유결합이고, 전기음성도가 작은 금속과 큰 비금속 간의 결합은 이온결합이다.· 결합의 극성- 무극성 결합 : 결합의 한 쪽이 전기적으로 음성이 되고 다른 쪽이 양성이 되는 현상이 일어나지 않음.㉠ H-H, F-F, O=O, N≡N 등 동핵2원자 분자들이 무극성결합이다.㉡ 두 원자의 전기음성도 값이 같으므로 두 원자핵 근처에서 전하의 분포가 같다.- 극성 결합 : 전기음성도가 다른 원자들이 전자쌍을 공유하여 전하를 형성한 결합.㉠ H-F, H-Cl 등 이핵2원자 분자들이 극성결합이다.㉡ 전기음성도가 큰 원자 쪽이 전기적으로 음성이 되고, 작은 원자 쪽이 전기적으로 양성이 된다.- 무극성분자와 극성분자의 성질㉠ 극성분자의 성질① 극성분자를 대전된 두 평행판 사이의 전기장 속에 넣으면, 분자들은 (+) 전하를 띤 쪽이 (-)로 대전된 쪽으로, (-)를 띤 쪽이 (+)쪽으로 향하게 배열된다. 그러나 분자가 어느 한 쪽으로끌려가지는 않는다.② 극성분자는 (+)전하, 또는 (-)전하로 대전된 막대 쪽으로 끌려간다.③ 극성용질은 극성용매에 더 잘 녹고, 무극성용질은 무극성용매에 더 잘 녹는다.㉡ 무극성분자의 성질 : 무극성분자는 전체적으로 전자가 고르게 분포되어있어서 자기장이나 전기장에 의한 영향을 받지 않는다.· 분배평형의 원리물질마다 각각의 용매에 대한 분배계수가 다른 점을 이용. 예를 들어, 섞지 않은 두 용매가 있는데 하나는 극성이 큰 용매(a) 또 하나는 무극성용매(b)라고 하면, 두 용액을 잘 혼합하여 방치하면 섞이지 않고 분리된다. 이때 무극성분자는 극성용매보다 무극성용매에 더 많이 녹아있다. 이를 평형식으로 나타내면분배계수혼합용질이 이동상에 섞여 고정상을 통과할 때 각각의 용질은 서로 다른 분배계수()를 갖게 되고 이때 고정상에 대한 분배계수가 큰 용질일수록 고정상에 머무는 시간이 길어지나. 따라서 분배계수가 서로 다른 용질들은 일정한 길이를 갖는 고정상을 통과하는 시간이 서로 다르고 그들의 이동속도가 달라져 혼합용질의 분리가 가능하게 된다.5. 실험방법 얇은층 크로마토그래피에 의한 색소의 분리 (정상 크로마토그래피)

자연과학| 2007.02.12| 4페이지| 1,000원| 조회(730)

크로마토그래피, 분배평형, 전기음성도

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[화학실험]예비-질산포타슘의 용해도

실험 예비 보고서질산포타슘의 용해도학과 학년 학번 이름 실험조제출일 담당교수 담당조교1. 실험명 : 질산포타슘의 용해도2. 실험일자 : 년 월 일3. 실험목표 : 온도에 따른 용해도의 변화를 이용해서 오염된 물질의 순도를 높이는 방법을 활용한다.4. 실험이론· 용해도 solubility포화용액을 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 액체 용매에 대한 고체나 액체 용질의 용해도는 온도가 올라갈수록 증가하며, 기체의 용해도는 온도가 올라갈수록 감소한다. 용해도 이상으로 녹아있는 불안정한 상태를 과포화용액이라고 한다.· 화학평형 chemical equilibrium가역반응에서 정반응의 속도와 역반응의 속도가 평형인 상태. 많은 반응을 통해서 볼 때 반응물이 100% 생성물로 전환되지 않고 생성물과 반응물이 일정한 비율로 존재하는 상태의 경우, 외부에서 관찰했을 때 반응이 정지된 것처럼 보인다. 이러한 경우 화학반응이 평형에 도달하였다고 한다. 이러한 현상이 나타나는 이유는 반응물이 생성물로 전환되는 속도와 생성물이 반응물로 전환되는 속도가 같기 때문이다. 따라서 평형상태는 정지된 것이 아니고 정반응과 역반응이 게속 진행하는 상태이지만 두 반응의 속도가 같은 상태이다.예를 들면 질소와 수소는 500℃에서 촉매를 통해 반응하여 암모니아를 만들고 동일한 조건 하에서 암모니아는 역반응에 의해서 질소와 수소로 분해된다.N3H2NH반응초기에는 정반응에 의하여 암모니아 생성이 우세할 것이다. 그러나 반응시간이 경과함에 따라 생성된 암모니아의 양이 증가하여 역반응의 속도가 점점 빨라지게 되며, 결국 정반응과 역반응의 속도가 같아져 외관상 아무런 변화가 일어나지 않게 된다. 이러한 상황을 화학평형이라고 한다.반응계가 일단 평형상태에 도달하면 외부조건이 변화하지 않는 한 그 이상 변화하지 않는데, 외부 조건의 변화에 따른 평형의 이동은 르샤틀리에의 원리를 적용하여 예측할 수 있다. ‘평형상태에 있는 계에 압력을 증가시키며 평형은 압력을 감소시키는 방향으로 이동한다.’ 암모니아 생성 반응에서 반응계의 압력을 증가시키면 평형은 압력을 감소시키는 방향인 분자수를 감소시키는 방향으로 이동된다. 그러므로 새로운 평형은 종전에 비해 질소와 수소는 감소하고, 암모니아는 증가한 상태에서 이루어진다. 이 상태에서 평형상수는 온도에 의해서만 변화한다.· 깁스 자유 에너지 Gibbs' free energy어떤 계의 엔탈피, 엔트로피 및 온도를 이용하여 정의하는 열역학적 함수이다. 이 값을 이용하면 일정한 온도와 압력이 유지된 상태에서의 화학반응의 평형조건을 알 수 있다. 또, 정반응과 역반응 중 어느 것이 더 자발적인지도 계산할 수 있다.원래 내부에너지는 절댓값을 얻기 힘든 양이므로 보통 엔탈피도 열적 변화에 따르는 증감만을 문제 삼는다. 부피를 일정하게 유지한 채 물질계가 주고받은 열량은 그대로 내부에너지의 증감으로 되는 데 반해, 압력을 일정하게 유지한 채 물질계에 드나든 열량 물질계의 엔탈피 증감과 같다.일정한 온도와 압력에 놓인 계에서 깁스 자유 에너지의 변화량()은 계와 주위의 전체 엔트로피 변화에 비례한다. 즉,이다. 자발적 변화는 전체 엔트로피의 증가를 수반한다. (열역학 제2법칙) 그러므로 이 식에 의하면 일정한 온도와 압력에서 일어나는 자발적 변화는 계에서 깁스 자유 에너지가 줄어드는 현상이 나타난다. 이로써 계에서 깁스 자유 에너지의 변화를 통해 계가 자발적인 변화를 일으킬 수 있는지의 여부를 알 수 있다. 따라서 깁스 자유 에너지는 일정한 온도와 압력 조건에 있는 화학평형조건을 구하는데 유용하다.와 자발성의 관계는, 온도와 압력이 일정한 경우가 0보다 작으면 정반응이 자발적이고, 0이면 반응은 평형상태, 0보다 크면 정반응은 비자발적이나 역반응이 자발적이다.· 엔탈피 enthalpy정지된 물질은 내부에너지만을 문제로 하면 되지만 유동하는 액체, 기체에는 내부에너지 외에 압력에너지를 고려해야 한다. 압력에너지는 기체 등 스스로 팽창할 수 있는 상태의 계가 보유하는 에너지로 밖에서 하는 일의 능력이다. 이것은 (압력비용) 혹은 (압력몰부피)의 형태로 정의되며, 이 에너지와 내부에너지의 합을 엔탈피라 정하고, 단위는 cal/mol 또는 cal/g 이다.이것은 유체가 갖는 일을 할 수 있는 전 능력이다. (다만, 모든 내부에너지가 일에 이용되지 않으므로 엔탈피가 이용할 수 있는 것도 그 일부이다.) 엔탈피는 그 정의로 보다 정지 물질에 대해서도 값을 구할 수 있으나 실용상 흐름 상태에서 중요하다. 엔탈피에 대한 열역학 제1법칙이 열수지식이다.(: 일정압력에서의 열량)엔탈피와 열량은 잘 혼동되는데, 정확하게는 등압 가역조작에 의해 가해진 열량이 엔탈피의 증가분과 동등하다는 것이며, 엔탈피는 상태가 주어지면 정해진 값을 가지는 양인데 비해 열량은 두 상태 사이의 변화에 따라 출입하는 양으로 그 대소는 조작조건에 따라 변하는 점을 혼동하지 말아야 한다.· 엔트로피 entropy기호. 계의 에너지 중, 일을 할 수 없는 에너지의 척도. 물질계의 열적상태를 나타내는 물리량의 하나이다. 자연 현상의 변화는 물질계의 엔트로피가 증가하는 방향으로 일어나는데, 이를 엔트로피의 증가의 법칙이라고 한다. 따라서 엔트로피가 감소하는 현상은 비자발적인 현상이다. 닫힌계에서는 엔트로피의 증가는 곧 에너지의 이용도가 감소함을 뜻한다. 계가 가역변화를 받는다면 엔트로피는 열로 계에 유입된 에너지를 이 변화가 일어나는 열역학적 온도에 대해 같은 양만큼 변한다.그러나 모든 실제과정들은 다소 간의 차이는 있어도 비가역적 과정이며 어떠한 닫힌계에서의 비가역적 변화는 엔트로피의 증가를 수반한다. 더 넓은 의미에서 엔트로피는 무질서의 척도로서 해석될 수 있다. 엔트로피가 클수록 무질서가 더 심한 것이다. 고립계에 대해 어떠한 실제적인 변화에도 엔트로피는 항상 증가하려는 경향이 있다. 즉, 더 심한 무질서로 향하기 때문에 우주의 엔트로피는 증가하며 이용 가능한 에너지는 감소하게 마련이다. (우주의 열 사망:heat death of the universe) 우주의 엔트로피가 증가한다는 사실은 열역학 제2법칙을 기술하는 하나의 방법이다.엔트로피는 물질계의 열적상태로부터 정해진 양으로서, 통계역학의 입장에서 보면 열역학적인 확률을 나타내는 양이다. 엔트로피 증가의 원리는 분자운동이 확률이 적은 질서 있는 상태로부터 확률이 큰 무질서한 상태로 이동해가는 자연현상으로 해석한다. 예를 들면, 마찰에 의해 열이 발생하는 것은 역학적 운동(분자의 질서 있는 운동)이 열운동(무질서한 운도)으로 변해가는 과정이다. 그 반대의 과정은 무질서에서 질서로 옮겨가는 과정이며, 이것은 자발적으로 일어나지 않는다.

자연과학| 2007.02.12| 4페이지| 1,000원| 조회(835)

용해도, 농도, 질산토파슘, 질산칼륨

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[예비]전기화학실험

실험 예비 보고서전기화학실험학과 학년 학번 이름 실험조제출일 담당교수 담당조교1. 실험명 : 전기화학실험2. 실험일자 : 년 월 일3. 실험목표 : 여러 금속들의 부식을 살펴보고 이를 통해 전기화학에 대한 기초지식과 전기화학계열에 대한 이해를 한다. 또한 우리 주변에서 자주 볼 수 있는 여러 금속 제품들의 쓰임새에 따른 원리를 생각해본다.4. 실험이론· 전기화학 electrochemical전기현상과 이에 따르는 화학변화와의 관계를 연구하는 화학의 한 분야.전지·전기분해·계면 저기현상·전기열화학과 기체 내 방전 외에 고체·액체·기체의 구조, 물체 내의 도전현상·이온화 상태 등을 연구한다. 역사적으로는 18세기 이탈리아의 L.A.갈바니와 A.볼타의 기전력의 개념과 전지발명에서 비롯되었다. 그 후 전기분해에 관한 패러데이의 법칙(1883), 아레니우스의 이온화설(1887), 강한 전해질에서의 디바이-휘켈의 이론(1923)등이 제출되고, 또 열역학·양자역학·통계역학 등 물리학의 여러 이론과 절대반응속도론의 발달과 더불어 전극반응 등의 연구가 진전되었다.특히 전기화학의 원리를 응용한 분석법의 발전은 주목할 만하며, 화학의 여러 분야에서 각종 측정법으로 널리 이용되고 있다. 또, 전기화학반응을 이용하여 공업 및 전기로에서 얻을 수 있는 고온을 이용하는 화학공업을 포함한 전기공업으로도 발전하고 있다.전기화학의 영역은 순수과학적인 경우, 기초계면 전기화학, 전극과 전해질 재료, 분자적기화학, 전기화학적 에너지 변환, 부식 및 전해석출과 표면처리, 공업전기화학과 전기화학공학, 생물전기화학 등으로 분류할 수 있다. 응용자연과학적인 경우에는 전지, 부식, 유전체과학과 기술, 전해석출, 전지공학, 에너지공학, 고온재료, 공업전해와 전기화학공학, 형광과 표시재료, 유기생물 전기화학, 물리전기화학으로 분류한다.· 이온화 경향 ionization tendency원자 또는 분자가 이온이 되려고 하는 경향으로, 쉽게 이온화되는 것을 이온화 경향이 크며 산화되기 쉽다고 말한다. 이온화 경향이 큰 원소가 그보다 이온화 경향이 작은 원소의 이온과 만나면, 이온화 경향이 큰 원소가 산화되고 이온이었던 원소는 환원된다. 이 경향성은 사용한 용매가 달라지는 등의 환경이 바뀌면 경향성이 변할 때도 있다.이 경향은 금속원소의 종류, 용액의 농도에 따라 다르므로 정량적으로 비교하기 위해 일정한 조건 하에서의 전극전압을 비교하는 것이 보통이다.물에 대한 이온화 경향의 크기에 따라 나열한 원소의 계열을 이온화 서열, 또는 전기화학계열이라고 한다. 이 계열의 앞쪽에는 이온화 경향이 크며, 산화되기 쉬운 원소가 있다. 어떤 원소가 그보다 이온화 경향이 작은 이온을 함유하는 수용액과 접하면 이온의 치환반응을 일으킨다.예를 들면, 아연과 구리, 구리와 은에서는 아래와 같이 치환한다.Zn + Cu→ Zn+ CuCu + 2Ag→ Cu+ 2Ag또, 수소이온의 경우에는 수소기체를 발생한다. 예를 들면,Zn + 2H→ Zn+ H↑가 되는데, 이것을 일반적으로 설명하는 ‘수소보다 이온화 경향이 큰 금속은 묽은 산에 녹아 수소를 발생’하는 것이 된다. 또한 마찬가지로, 수소보다도 이온화 경향이 작은 금속은 보통의 묽은 산과는 작용하지 않고, 산화되어 산에 용해된다.- 이온화 서열 : 이온화 경향이 큰 원소부터 나열K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au크다이온화 경향작다쉽다산화어렵다약하다산성세다양이온이온성음이온- 화학적 성질① 이온화 경향이 큰 금속은 화학적 성질이 크다.② 이온화 경향이 작은 금속염의 수용액에 이온화 경향이 큰 금속을 담그면, 이온화 경향이 큰 금속은 이온으로 되고 작은 금속이 석출된다.③ 수소보다 큰 금속은 산화력이 없는 산에 녹아서 수소를 발생한다.④ 수소보다 작은 Cu, Hg, Ag은 산화력이 있는 산, 즉 질산, 가열한 진한 황산에만 녹는다.⑤ Au, Pt은 왕수에만 녹는다.⑥ Li에서 Mg까지의 금속은 상온의 건조한 공기 속에서도 내부까지 산화한다.⑦ Al에서 Cu까지의 금속은 상온의 건조한 공기에서는 표면에 얇은 산화물의 피막을 만드나 내부까지 산화되지는 않는다.⑧ Hg보다 작은 금속은 상온에서 산화되지 않고, 산화물을 가열하면 산소를 잃어 금속단체로 된다.⑨ Li에서 Na까지의 금속은 상온에서 물을 분해시킨다.· 알루미늄 aluminium원소기호 Al. 주기율표 3B족에 속하는 원소. 원자번호 13. 원자량 26.98154. 흔히 볼 수 있는 금속으로서는 가장 새로운 것 중 하나다. 녹는점 660.4℃, 끓는점 2467℃, 비중은 2.70(20℃), 결정계는 입방정계이다. 은백색의 무른 경금속이며 전성·연성이 커서 얇은 박을 만들 수 있다. 공기 중에서 녹는점 부근까지 가열하면 백색광을 내면서 연소되어 산화알루미늄이 된다. 이때 많은 열을 낸다.염산·황산에 녹아서 각각 염화물·황산염을 만들지만 진한 질산에서는 산화물의 피막이 생겨 잘 녹지 않게 된다. 이것을 부동태라고 한다. 전기적으로 알루미늄의 표면에 산화물이 생기게 하여 녹슬지 않게 한 것이 알루마이트이다. 또한 알루미늄은 수산화알칼리용액에 수소를 방출하면서 녹아 알루민산염이 된다. 알루미늄은 반응성이 좋은 원소지만 금속표면에 산화피막이 생겨 부동태를 형성하므로 많은 반응들이 잘 일어나지 않는다. 알루미늄의 산화피막은 알루미늄이 공기, 질산 혹은 물과 반응하여 쉽게 생성되나, 염산과 반응하면 파괴된다.· 화학전지 electrochemical cell화학 변화에 따른 에너지의 감소분을 전기 에너지로 변하게 하는 전지. 양극, 음극, 전해액으로 구성된다.- 화학 전지의 원리금속의 이온화 경향 차이가 큰 두 금속을 전해질 용액에 담근 것.1) 전극(-) 극 : 이온화 잘되는 금속 → 전자를 잃고 산화(+) 극 : 이온화되기 어려운 금속 → 전자를 얻어 환원2) 두 금속 사이의 전압 : 이온화 경향 차이가 클수록 전압이 크다.- 여러 가지 화학 전지의 종류① 볼타 전지:Zn판과 Cu판을 황산 용액에 담그고 도선으로 연결한 것(－) Zn → Zn+2e(+) 2H＋2e→ H────────────Zn+2H→ Zn+H② 다니엘 전지:황산아연 용액에 Zn, 황산구리 용액에 Cu판을 넣고 두 용액 사이를 염다리로 연결(－) Zn → Zn+2e(+) Cu+2e→ Cu───────────────Cu+Zn → Cu+Zn③ 납축전지(2차 전지): 38% 황산 용액에 Pb와 PbO2를 담금(－) Pb+SO→ PbSO+2e(+) PbO+SO+4H+2e→PbSO+2HO──────────────────────────Pb+PbO+2SO+4H+ → 2PbSO+2HO④ 연료 전지 : H2, CO, CH등의 연소 에너지를 직접 전기 에너지로 바꾸는 장치알칼리 연료 전지:두 탄소 전극 사이에 전해질(KOH)을 넣고 H와 O를 반응시킴→ 소음과 공해 물질 배출이 거의 없고, 생성물인 물은 우주에서 식수로 사용 가능(디스커버리호의 우주 동력원)· 부식 corrosion금속이 외부로부터의 화학적 작용에 의해 소모되어 가는 현상. 액체상과 접촉하고 있을 때 일어나는 습식과, 기체상만으로 비교적 고온일 경우에 일어나는 건식으로 대별된다. 예를 들면, 상온에서 철이 녹스는 것은 습식이고, 고온 할로겐기체 속에서 각종 금속이 소모되는 것은 건식이다. 평상시 주변에서 흔히 볼 수 있는 것은 습식이지만, 그 메커니즘은 국부전지의 형식에 의해 설명된다. 즉, 같은 금속의 표면일지라도 미시적으로는 물리적 ·화학적으로 각부의 상태가 다르므로, 그것들의 전극전위는 모두 다르다.따라서 전위가 낮은 부분은 전위가 높은 부분에 전자를 주어 용해하고, 높은 부분에 도달한 전자는 이 부분에 용액 속으로부터 확산 또는 이동해 온 이온을 환원함으로써 소비되는데, 이 이동이 반복되면서 부식이 진척된다. 또 부식은 금속표면이 고르게 부식되는 전면부식과, 한정된 일부만이 부식되는 국부부식으로 분류하기도 한다. 특히 국부부식의 예는 많은데, 그 대표적인 것으로서, 스테인리스강이나 두랄루민에서 볼 수 있는 금속결정의 결정립계에 따라 부식이 진행하는 입간부식이나 금속표면의 방식피막에 핀홀이 생겨서 거기에서 받은 부식이 내부로 급속히 진행되어 가는 점식및 금속과 금속 간의 접점이 미동함으로써 생기는 접동부식 등을 들 수 있다.접동부식은 금속표면의 피막이 접동에 의해 파괴되고, 금속 또는 금속산화물의 파편이 금속 사이에 끼여서 동시에 산화한다고 생각된다. 이것들에 비하여 대기 안에서의 부식이나 산(酸)수용액 안에서의 금속의 용해 등은 전면부식의 예이다. 부식은 계속적으로 일어나는 성질이 있으며, 도금 ·도장, 표면 산화피막의 형성, 전기방식 등 부식 방지법도 여러 가지가 있다.· 금속의 부식 방지방법① 음극화 보호법철의 녹을 방지하기 위하여 철보다 반응성이 큰 금속을 철 구조물에 연결하는 방법을 음극화보호라고 한다.-이온화경향(=반응성)이 큰 금속이 철 쪽으로 전자를 공급하여, 철의 전자 수가 변하지 않게 한다.-전자를 잃는 것을 산화라고 하며, 철이 녹스는 것도 산화반응이다.예) 땅 속에 묻혀있는 수도관이나 주유소 기름탱크에 마그네슘이나 아연을 연결한다.② 피막법기름막, 반응성이 적은 금속막 등의 피막을 입혀서 공기 중의 산소와 접촉을 차단하여 부식을 방지하는 방법예) 페인트칠, 기름칠, 은도금, 금도금* 철보다 반응성이 작은 금속으로 도금(양철)-보호능력은 좋으나, 도금이 벗겨지면 음극화보호의 원리에 의해 반응성이 큰 철의 부식이 빨라진다.-주로 흠이 생기지 않는 곳에 이용한다.* 철보다 반응성이 큰 금속으로 도금(함석)-도금이 벗겨져도 음극화보호 원리에 의해 철의 부식이 일어나지 않는다.

자연과학| 2007.02.12| 5페이지| 1,000원| 조회(733)

전기화학, 부식, 화학전지, 이온화

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