실험 8. 착염의 성질과 제법실험목적착염이란 어떤 화합물이며 또 어떤 화학적 성질을 가지는지를 알아보며, 중심 금속의 d 궤도함수 전자수와 금속의 산화수, 그에 따른 리간드의 기하학적 모양이 어떻게 달라지는가를 알아본다.실험이론; 금속은 주로 단위체로서 금속 결합이나, 하나의 라디칼로서 이온 결합을 형성하는 것으로만 알고 있지만, 실제로는 다른 분자나 금속으로부터 비공유 전자쌍을 받아서 배위 결합을 형성하는 경우도 있다. 이렇게 하여 형성된 이온을 주로 착이온(coord- ination complex)라고 한다. 이 경우에 중심 금속 이온에 배위 결합을 하여 비공유 전자쌍을 제공하는 집단(radical)을 legand라 하는데, 이러한 비공유 전자쌍은 어떤 라디칼이 리간드로서 작용할 수 있는 필수 조건이기도 하다.수용액 내에서 대부분의 전이금속 이온은 단순한 이온 상태로 존재하는 것이 아니라, 물 분자를 리간드로 하는 착물을 형성하고 있다. 예를 들면 수용액 속에서 구리 이온scale 90 Cu^2+은 단지 이러한 상태로 존재하는 것이 아니라,RM scale 90 [Cu(H_2 O)_4 ]^2+의 착화합물의 형태로 존재하는 것이다.착이온은 단지 수화되어 물과 배위 결합을 이루고 있는 상태와는 그 성질이 매우 다르며 착물 형성에서는 일반적으로 색의 변화가 수반되기 쉽다.(전이 금속이 용액 상태에서 색을 띠는 것도 사실은 그 때문이다.) 이러한 색의 변화는 금속 이온에 붙어 있는 리간드의 종류에도 관여하게 된다. 또한, 이러한 착이온은 매우 안정한 상태에 있는 것이 대부분이기 때문에(착물의 불안정화 상수값은 대부분이 10^-5보다 작거나 그 근처의 값을 가진다.) 이러한 성질을 이용하여 용액 속에 있는 리간드성 특수 물질의 검출을 할 수도 있다.이번 실험에서는 이러한 착화합물(착이온)들의 기본적인 성질을 이해하고, 리간드의 변화를 통한 금속 이온의 상태 변화나 착물의 색의 변화를 관찰해 보면서 실제로 착물을 형성하여 그 원리나 반응 과정이 어떻게 진행되는가를 식으로써 기술하고 이해하는 것이 목적이다.기구 및 시약비이커(250mL), 뷰렛, 감압플라스크, 뷰흐너 깔대기, 거름종이, 유리막대, 시험관, 스포이드, Hot plate, 증류수, 핀셋, 1.7M CoCl2, conc. NH3, HCl, 10% H2O2, 10% NaNO2, conc. CH3COOH, 10% KCl, CuSO45H2O, NH4Cl, CH3OH, 활성탄조사할 내용1. 착화합물(Complex), 리간드(Ligand)2. 배위수(Coordination number), 산화수3. 착화합물의 이성질체 종류와 예실험방법1. 코발트(II) 의 착물형성반응1) 2개의 시험관 A, B 각각에 증류수 1mL와 1.7M 염화코발트(CoCl2) 용액 2방울씩을 가한 후 진한 암모니아수(conc. NH3)를 1방울씩 가한다. 침전이 생기면 침전이 녹을 때까지 진한 암모니아수를 가한다.2) A 시험관에 6M HCl 2mL를 가하여 색변화를 본다. B 시험관에 10% H2O2용액 3방울을 가하여 색변화를 본다. 시험관을 흔들어 기포의 발생이 그치면 약간 가열하여 기포를 완전히 제거하고 수돗물로 식힌다. 여기에 6M HCl 1mL를 가하여 보고, A 시험관과 비교한다.
1. 실험제목 : 전자기파 실험 시스템의 소개2. 실험목적 : 이 실험은 전자기파 광학 시스템의 체계적인 소개를 하기 위함이다. 그리고 이 실험을 통해 효과적으로 실험 기구를 사용하고 이 기구를 사용해 정확한 측정을 할 수 있다. 그러므로 뒤에 나오는 실험들을 하기 전에 미리 필요한 것이라고 할 수 있다.3. 이론(1) 전자기파전하가 가속도 운동을 할 때, 전기장의 변화가 자기장을 유도하고 자기장의 변화가 전기장을 유도하여 서로 원인과 결과가 되면서 에너지가 공간적으로 전달되는 데 이를 전자기파라 한다. 맥스웰은 전자기파의 존재를 예언했으며, 전자기파의 속도가 빛의 속도와 같음을 이론적으로 증명하여 빛도 전자기파의 일종임을 밝혀냈다.전자기파는 전기장과 자기장의 변화에 의해 진행하는 파동으로 매질이 없는 진공 중에서도 전파하며, 그 진행방향은 전기장과 자기장에 수직인 방향이다. 또한 전기장과 자기장의 위상은 서로 같고, 횡파이며 빛의 속도로 진행한다.* 전자기파의 종류전자기파는 파장의 길이에 따라 다음 그림과 같이 여러 종류로 구분할 수 있다. 빛은 전자기파 스펙트럼 중에서 사람이 맨눈으로 볼 수 있는 부분이라고 할 수 있다.(2) 회절현상조용한 수면파가 막대기나 다른 장애물 주위를 물결치는 것을 본 적이 있을 것이다. 만일 그렇다면 막대기의 뚜렷한 그림자가 생기는 대신 파동이 막대기 주위로 구부러지는 것 같은 현상을 보았을 것이다. 또한 우리는 담 너머에 있는 사람은 담에 가리어 볼 수 없어도, 그들이 말하는 소리는 들을 수 있다. 이와 같이 파동이 진행하다가 장애물을 만날 때, 그 뒷부분까지 전파되는 현상을 파동의 회절이라고 한다. 이러한 회절현상은 수면파, 음파, 전자기파 등에서 모두 볼 수 있는데, 이것은 파동의 독특한 성질이라고 할 수 있다.회절하는 정도는 파장이 길수록 커지는데, 이것은 파장이 길수록 진동수가 작아지고, 이에 따라 직진성이 약해지기 때문이다. 또 슬릿의 폭이 좁을수록 회절하는 정도가 커지는데, 이것은 호이겐스의 원리에 의하여 슬릿에 도달한 파면이 각 점에서 2차적인 구면파가 새로운 파면을 형성하게 되기 때문이다.* 회절과 간섭의 구분① 회절 : 연속적인 광원으로부터 간섭하는 빛이 나오는 경우프라운호퍼 회절 : 조리개에서 광원과 관측점까지의 거리가 파면의 곡률을 무시할 수 있을 정도로 긴 경우 프라운호퍼 회절 근사 공식을 사용한다.프레넬 회절 : 광원이나 관측점이 조리개에 가까울 경우 파면의 곡률을 무시할 수 없게 되는 경우 프레넬 회절 근사 공식을 사용한다.광원과 스크린은 그대로 둔 채로 렌즈를 사용하여 프레넬 회절을 프라운호퍼 회절의 조건으로 바꾸어 줄 수 있다.② 간섭 : 떨어져 있는 광원이나 경로가 다른 빛일 경우일반적으로 회절과 간섭현상을 명확히 구분하기는 어렵다. 다만 일반적으로 몇 개의 파가 중첩되어 있는 경우를 간섭현상으로 무수히 많은 파가 중첩되어 있는 경우를 회절로 보는 것이다.4. 실험장치 및 기구마이크로파 송신기, 수신기, 각도측정장치와 회전판 등 부속기구5. 실험 방법① 송신기와 수신기를 그림 1.1에 보는 바와 같이 각도측정장치 양쪽에 배치하고 송신기를 고정시킨다. 이 때 송신기와 수신기는 같은 선상에서 서로 마주보도록 조절한다.② 송신기와 수신기의 스위치를 켜고 수신기의 INTENSITY(강도) 조절 스위치를 OFF에서 10X가 되도록 한다. (두 기구 모두 LED에 불이 들어와야 한다)③ 송신기 다이오드와 수신기 다이오드 사이의 거리(그림 1.1에서 R)가 40cm가 되도록 송신기와 수신기의 위치를 조절한다. 다이오드는 바닥에 “T"와 ”R"이 표시된 곳에 있다. 수신기에 있는 전류 눈금이 1.0(최대)이 되도록 INTENSITY와 VARIABLE SENSITIVITY 다이얼을 조절한다.④ 거리 R을 표1.1에 나온 각 수치에 맞춰 실험한 후 각각의 전류 눈금 값을 기록한다. (측정하는 도중에 수신기를 움직이면 안 된다) 측정을 마친 후, 표에 나온 계산을 한다.⑤ 거리 R을 70cm~90cm 사이에 맞춘다. 전류 눈금을 보면서 송신기와 수신기 사이의 거리를 서서히 줄인다. 거리가 감소함에 따라 미터 편향이 변하는가?⑥ 거리 R을 50cm~90cm 사이에 맞춘다. 그림 1.2에 나온 것처럼 Reflector(반사기)를 움직여 전자기파 광선 축에 평행하게 맞춘다. 전류 눈금을 관찰한다. 5, 6단계에 관찰한 것을 설명할 수 있겠는가? 못한다고 해도 걱정할 필요 없다. 뒤에 나오는 실험 3과 8에서 좀 더 자세히 이 현상을 조사할 수 있다. 이제부터는 밑에 나오는 것을 알기만 하면 된다.
1. 목표. 개구리의 구조를 알고 생활 양식을 이해한다.. 개구리의 관찰을 통해 양서류의 특성을 알고, 다른 척추동물과 비교하여 설명할 수 있다.2. 준비물.개구리 1 .해부 접시 1 .해부기 1세트 .수조 1.광구병 1 .핀 10개 정도 .에테르 .탈지면3. 실험 과정1) 광구병 바닥에 탈지면을 깔고 에테르를 50mL 정도 넣은 후 개구리를 넣어 마취시킨다. 충분히 마취되면 개구리를 물로 씻어 해부 접시 위에 넣고 핀으로 네다리를 고정한다.2) 우선 피부를 잘라 벌려 놓고 내장기관이 상하지 않도록 조심스럽게 배의 근육을 갈라 핀으로 벌려 놓는다.3) 심장의 모양과 색깔은 어떠하며, 1분 동안에 몇 번이나 뛰는지 관찰한다.4) 폐의 특징을 관찰하고 갈비뼈와 횡격막이 없는 것을 확인한다.5) 소화 기관을 입에서부터 항문까지 연결시켜 찾아본다. 위를 잘라 그 속에 들어 있는 먹이들을 조사하여 개구리의 식성을 알아본다.6) 암·수의 생식기관에는 어떤 것이 있는지 확인한다.7) 그 밖에 간, 방광 등의 위치와 특징을 관찰하고 그것들의 기능을 알아본다.[그림 ] 개구리의 속 구조4. 결과 정리1) 개구리의 혀는 아래턱 앞 끝에서 목구멍 쪽을 향해 붙어 있고, 길며 끝이 둘로 갈라져 있어 살아 있는 먹이를 잡아들이기에 알맞다.2) 심장은 붉은색의 삼각형으로 보이는 근육 주머니이며 마취된 상태에서도 계속 뛰고 있다.3) 1쌍의 폐가 심장의 좌우에 있는데, 고무풍선처럼 단순한 주머니로 되어 있어 부족한 산소를 피부호흡으로 보충한다.4) 소화 기관은 입, 식도, 위, 소장, 대장, 항문 등으로 되어 있으며, 불룩한 주머니 모양의 위 속에는 파리, 잠자리, 지렁이 등의 동물성 먹이가 들어 있다. 또한 간이 있어서 양분을 저장하고 소화액인 쓸개즙을 생산한다.
용해도곱 상수의 결정실험목적:포화용액에서 OH-이온의 공통이온효과를 이용하여의 용해도곱 상수를 결정한다.실험원리과량의 수산화 칼슘을 물에 녹여 포화 용액을 만들면 용액 속에서의 평형은 아래와 같다.(s)(aq) + 2OH-(aq)부분적으로 물에 용해되어져 있는 용액의 평형상수는 물에 용해되어져 있는 이온의농도만으로 표현되는데 이것은 용해도곱 상수(Solubility product)로 나타내어진다.( 용해되지 않고 남아있는 Ca(OH)2는 화학적 포텐셜이 일정하기 때문에평형에 영향을 미치지 못하므로, 평형상수에 포함시킬 필요가 없다.)= K[] = [][OH-]2(용해도곱 상수)는 일정한 온도에서 일정한 값을 갖는다.공통이온 효과: 평형을 이루고 있는 이온과 동일한 이온을 내놓는 용질을 첨가하였을 때의 평형이동(르 샤틀리에 원리의 한 예)시약과 기구의 준비시약 : 증류수, 0.1M, 0.05M, 0.25M NaOH, 0.1M HCl, 페놀프탈레인 지시약,, NaOH기구 : 스포이드(조당 1개), 약수저, 100ml 비이커(조당 4개), 100ml 삼각플라스크 (조당 4개),유리막대(조당 1개), 25ml 눈금실린더(조당 1개), 뷰흐너 깔대기 (조당 1개),감압플라스크(조당 1개), 온도계(조당 1개), 뷰렛(조당 1개), 거름종이(조당 4개),100ml 용량플라스크(조당 1개)조교가 준비할 시약1. 0.1M HCl : 50ml 280조 = 14L2. 페놀프탈레인 지시약3.4. NaOH 용액은 각 조마다 준비하도록 지시.실험방법1. 100ml 비이커 4개에 각각 증류수, 0.1M, 0.05M, 0.025M NaOH 용액을 50ml씩 넣는다.2. 각각의 비이커에 약수저로 한 스푼 정도의 수산화 칼슘을 넣고 5분간 잘 저은 후,평형이 이루어질 수 있도록 잠시 standing시킨다.3. 각 용액을 뷰흐너 깔대기를 이용하여 감압하에서 거르고, 거른액 중 25ml를 취해서100ml 삼각플라스크에 넣는다. 이때 용액의 온도를 기록한다.4. 페놀프탈레인 지시약을 2-3방울 가한 후, 0.1M HCl 표준용액으로 적정한다.실험결과의 처리#의계산.