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[일반화학] 용해도곱 상수의 결정 평가B괜찮아요

〈화학 실험 보고서〉실험. 용해도곱 상수의 결정..1. 실험 목적공통 이온 효과를 이용하여rmCa(OH)_2의 용해도곱 상수를 구한다.2. 실험 원리◎ 과량의 고체 수산화칼슘(rmCa(OH)_2)을 물과 함께 섞어주면 용액은 포화되며 다음의 평형이 이루어진다.rmCa(OH)_{2}~~ ~~Ca^{2+}(aq)~+~2OH^{-}(aq)rmK(평형상수)~~=~~{[Ca^{2+}][OH^{-}]^{2}}over{[Ca(OH)_{2}]}이 때 일정항 온도에서 포화용액에 있는 고체 수산화칼슘의 농도는 일정하여rmK_{sp}(용해도곱상수)~~=~~k[Ca(OH)_{2}]~~=~~[Ca^{2+}][OH^{-}]^{2}Solubility product. 일정온도에서 일정한 값을 가짐◎ 위의 포화용액에rmOH^-을 넣어지면 용해도곱을 일정하게 유지하기 위해서rmCa^2+의 농도가 감소함 즉 수산화칼슘이 침전된다. 이와 같이 어떤 용액에 그 성분이온을 더 가할 때 그 평형반응이 더 진행하는 것을 공통이온효과(Common ion effect)라 한다.3. 실험 기구 및 시약1. 실험기구눈금 실린더(25ml) 4개, 거름종이, 비커(100ml) 4개, 뷰렛(50ml), 뷰흐너 깔때기, 감압플라스크,온도계, 고무관2. 시약0.1M, 0.05M, 0.025M NaOH, 0.1M HCl 표준용액,rmCa(OH)_2, 페놀프탈레인 지시약4. 실험 방법1. 100ml의 비이커 4개에 물, 0.1M, 0.05M, 0.025M NaOH 용액을 50ml씩 담는다.2. 위 4개의 비이커에 시약스푼 반 정도의rmCa(OH)_2고체를 넣은 후 10분 정도 잘 저어서 평형에 도 달하게 한다.3. 각 용액을 뷰흐너 깔때기를 사용하여 감압하여 거르고 거른액의 온도를 기록한다4. 위 4개의 거른액 중 25ml씩을 각각 취해 4개의 삼각플라스크에 넣고 페놀프탈레인 지시약을 떨어뜨 린 후 0.1M HCl 표준용액으로 무색이 될 때까지 적정한다.5. 물, 0.1M, 0.05M, 0.025M NaOH 용액에서의 용해도곱 상수 계산예) 순수한 물에서의 용해도곱 상수1. 적정에 소비된 0.1M HCl의 부피 ml2. 용액중rmOH^-의 총 농도 Mrm nMV~~=~~n prime M primeV prime3.rmCa(OH)_2의 용해에 의한rmOH^-의 농도 M 2 - NaOH의 농도4.rmCa^2+의 농도 =rmCa(OH)_2의 용해도 M 3 ÷ 25. 용해도곱상수 =RM[Ca^{2+}][OH^{-}]^{2}rmK_{sp}~=~[4][3]^25. 실험 결과(온도 : 15℃)물0.1MNaOH0.05MNaOH0.025MNaOH적정에 소비된 HCl의부피(ml)10.4 ml31 ml16.8 ml13.1 ml※ 계산* 물 -rmCa(OH)_2농도를 알 수 있다. =rmM_a1 HCl = 10.4 ml2 1 × 0.1 × 10.4 = 1 × 2rmM_a× 25 ⇒ 2rmM_a= 0.04163 2rmM_a= 0.04164 0.0416 ÷ 2 = 0.0208 =rmM_a5 0.0208 × (0.0416)²= 0.0000360 ⇒rm K_sp= 3.60 ×10^{-5}* 0.1M NaOH1 HCl = 31ml2 1 × 0.1 × 31 = 1 × M × 25 ⇒ M = 0.1243 0.124 - 0.1 = 0.0244 0.024 ÷ 2 = 0.0125rm K_sp= 0.012 × (0.024)²= 0.00000691 ⇒rm K_sp= 6.91 ×10^{-6}* 0.05M NaOH1 HCl = 16.8ml2 1 × 0.1 × 16.8 = 1 × M × 25 ⇒ M = 0.06723 0.0672 - 0.05 = 0.01724 0.0172 ÷ 2 = 0.00685rm K_sp= 0.0068 × (0.0172)²= 0.00000201 ⇒rm K_sp= 2.01 ×10^{-6}* 0.025M NaOH1 HCl = 13.1ml2 1 × 0.1 × 13.1 = 1 × M × 25 ⇒ M = 0.05243 0.0524 - 0.025 = 0.02744 0.0274 ÷ 2 = 0.01375rm K_sp= 0.0137 × (0.0274)²= 0.0000103 ⇒rm K_sp= 1.03 ×10^{-5}6. 고찰이번 실험은 공통이온효과의 원리를 이용하여 용해도곱 상수를 알아보는 실험이었다. 몇주 전부터 실험방법이 적정이라는 것을 이용하였다.하지만, 앞의 실험들과는 다르게 이번 실험에서는rmnMV~=~n prime M prime V prime이라는 공식에서 구한 몰농도가 우리가 원하는 값이 아니었다. NaOH에서rmOH^-농도와rmCa(OH)_2에서rmOH^-농도의 합이 위 공식에서 얻은 몰농도이다. 단순한rmCa(OH)_2에서rmOH^-농도는 NaOH이 들어있지 않은 물 만을 이용하여 실험값을 알 수가 있었다.실험값이 이론값과 비슷한 결과를 얻기 위해서 이번 실험에서 주의를 기울어야 할 것은 3가지인 것 같다. 우선, 지시약의 몰농도 제조가 정확해야 한다. 특히 이번 실험에서는 몰농도가 우리가 원하는 값인 용해도곱 상수를 결정하는데 중요한 요인이기 때문이다. 아무리 실험 방법이 정밀하다 해도, 시작할 때 잘못된 측정값을 가지면, 실험을 하는 의미가 없다고 본다. 처음에 NaOH를 피펫을 이용하여 넣으러 갔을 때 NaCl이라고 써 있어서 당황하기도 하였다. 그리고 거의 매번 실험에서 중요하게 생각되는 각 지시약들의 정확한 측정이다. 이번 실험에서 사용된 공식에는 부피 역시 중요한 변수가 된다. 어떤 부피값이 측정되느냐에 따라서, 용해도곱 상수는 변하게 된다. 마지막으로 적정이 실험값에 영향을 준다. 몇 주 동안의 계속 사용된 실험방법인 적정은 뷰렛을 이용한 당량점 조절이다. 이번 실험과 같이 지시약을 써서 적정할 때는 전위차 적정을 할 때 pH범위에서 끝나는 것과 다르게 정밀히 할 수 업다. 왜냐하면 당량점 전후에서의 pH의 변화가 대단히 커서 산을 염기로 적정할 때 극미량의 염기로 pH값은 약 4.0에서 10가까이까지 급변하기 때문이다.

자연과학| 2002.11.04| 4페이지| 1,000원| 조회(1,789)

적정, 용해도곱상수, 공통이온효과

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[화학실험] 섞이지 않은 두 액체 사이의 용질 분배 평가B괜찮아요

이번 실험은 실험 결과 값인 0.5M, 1.0M, 2.0M일때의 분배상수가 같아야 한다. 우리 조의 실험 결과 거의 비슷하게 나온듯하다. 그러나 오차가 많이 발생하는 실험이었다. 우선 처음에 각각의 초산 수용액을 분액깔때기에 옮길 때에 피펫 펌프를 가지고 옮겼는데 피펫 펌프의 눈금을 정확히 25㎖에 맞춰서 옮기기는 힘들었다. 또한 초산수용액을 분액깔때기에 옮겨 놓았는데 분액깔때기가 이상이 있었는지 옆부분에서 새는 것이었다. 이 곳에서 오차가 발생한 듯 싶다. 또하 분액깔때기의 마개를 막고 부탄올과 초산수용액을 섞는 순간 흔들다보니 안에 들어있는 용액이 새어나와 흘러내리기도 하였다. 분액깔때기의 상태가 좋은 거였더라면 하는 기분이 들기도 하였다. 또한 섞고 난 후 용액층을 분리하는 과정에서도 분액깔때기의 밑부분을 돌리고 돌려서 분리하도록 하였는데 한번씩 돌아갈때마다 공기방울이 들어가서 위에 있던 용액도 같이 새어나왔을 수도 있다. 그리고 이번 실험에서 오차의 가장 큰 원인을 차지하는 뷰렛을 이용하여 적정하는 과정이었다. 먼저 페놀프탈레인 지시약을 떨어뜨린후 적정하기 시작하였는데 한방울 한방울 떨어뜨리다보니 시간이 오래 걸려서 세네방울씩 떨어뜨리다보니 언제 적정이 되어서 용액이 붉게 변했는지 판단하기 참 애매했다.

자연과학| 2002.10.01| 4페이지| 1,000원| 조회(530)

분배상수, 분액깔때기, 섞이지 않는 두 용액

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[일반물리학] 선운동량보존

1. 실험 목적두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.2. 실험 원리정지하고 있는 질량 m₂인 입자에 질량 m₁인 입자가 속도 υ₁으로 충돌하면 이 두 입가는 충돌 후 그림과 같이 운동한다.이 충돌에서 외력은 0이므로 보존된다. 즉,m_{1}v_{1}~+~0~=~m_{1}v prime _{1}~+~m_{2}v prime _{2}…(1)이다. 식 (1)을 입사방향을x축, 이와 직각방향을y축으로 하는 좌표계에서는 성분으로 표시하면x성분~:~m_{1}v_{1}~=~m_{1}v prime _{1}cos theta _{1}~+~m_{2}v prime _{2}cos theta _{2}…(2)y성분~:~0~=~m_{1}v prime _{1}sin theta _{1}~-~m_{2}v prime _{2}sin theta _{2}이다. 또 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로1 over 2 m_{1}v_{1}^{2}~=~ 1 over 2 m_{1}v prime _{1}^{2}~+~ 1 over 2 m_{2}v prime _{2}^{2}…(4)이다.만약, 입사입자m_{1}과 표적입자m_{2}의 질량이 같다면 (m_{1}=m_{2}) 식 (2)는v_{1}^{2}~=~v prime _{1}^{2}~+~v prime _{2}^{2}…(5)이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다. 즉,theta _{1}~+~ theta _{2}~=~ pi over 2이다.선운동량장치세트수직추쇠구슬(2개): (m=16.5 g 1%)( =16.0mm 1%)갱지,먹지1m자장치조정설명장치조정설명: 충돌시 입사구와 표적구는 수평을 이루어야 한다. 충돌각도 조정나사와 표적구 높이 조절나사가 풀려 있으면 충돌시 흔들려 오차가 발생하게 된다.3. 기구 및 장치도질량이 같은 쇠공 2개, C형 클램프, 갱지와 먹지, 자와 각도기4. 실험 방법1. 쇠구슬의 질량과 반지름, 수직낙하 거리를 기록한다.2. 적당한 높이에서 표적구 없이 입사구를 굴려 낙하지점을 표시한다. 여기에 수직 추와 낙하지점 사이에 갱지와 먹지를 깔고 여러번 굴려 낙하지점이 표시되도록 한다. 여기서 얻어진 거리와 방향이 입사구의 속도벡터를 표시하는 것으로 실험 분석의 기준이 된다.3. 표적구를 적당한 각도로 위치시키고, 2번 절차와 같은 높이에서 입사구를 굴려 충돌시켜 두 구슬의 낙하지점을 표시한다. (입사구와 표적구의 충돌위치가 같아 야 한다) 이 절차를 3번이상 반복하여 평균지점의 위치와 방향을 구한다.4. 3번 절차의 결과로 얻어진 충돌 후 두 구슬의 속도벡터의 합이 입사구의 속도벡 터와 같은지 확인한다.5. 표적구의 각도를 바꾸고 3~4번 절차를 반복한다.6. 입사구의 높이를 바꾸고 2~5번 절차를 반복한다.그림5. 실험 결과1 입사구 : 질량 16.5g , 반경 0.79cm충돌구 : 질량 16.5g , 반경 0.79cm수직낙하거리 : 78.0cm = 0.78m--> 낙하시간 = 0.40 초 (중력가속도 = 9.8㎨)2 충돌 전 입사구속도v_0= 0.57/0.40 = 1.425 m/s운동량p_0= 1.425TIMES0.0165 = 0.024 (kg·m/s)3 충돌 후 입사구(30°실험- 1회 평균)속도v_0= 0.234/0.40 = 0.585 m/s운동량p_0= 0.585 × 0.0165 × cos 34°= 0.008 (kg·m/s)4 충돌 후 표적구(30°실험- 1회 평균)속도v_0= 0.518/0.40 = 1.295 m/s운동량p_0= 1.295 × 0.0165 × cos 13°= 0.021 (kg·m/s)5 충돌 후 구의 운동량의 합(30°실험- 1회 평균)0.008 + 0.021 = 0.029 (kg·m/s)충돌 전후 온동량 차이(30°실험- 1회 평균)0.029 - 0.024 = 0.005 (kg·m/s)오차(45°실험- 1회 평균) :{0.005 over 0.024}~ TIMES ~100~= 20.8(%)30°일때1회평균2회평균3회평균4회평균5회평균충돌전입사구수평거리(r0)56.456.557.257.057.6속도벡터(v0,0)(1.425,0)(1.413,0)(1.430,0)(1.430,0)(1.440,0)운동량벡터(p0,0)(0.024,0)(0.023,0)(0.024,0)(0.024,0)(0.024,0)충돌후입사구수평거리(r₁,θ₁)(23.4,34)(21.7,40)(22.3,38)(22.6,33)(22.6,46)속도벡터(v₁,θ₁)(0.585,34)(0.543,40)(0.558,38)(0.565,33)(0.565,46)운동량벡터(p₁,θ₁)(0.008,34)(0.007,40)(0.007,38)(0.008,33)(0.006,46)충돌후표적구수평거리(r₂,θ₂)(51.8,13)(52.2,12)(51.9,10.5)(52.8,12.1)(51.9,12.1)속도벡터(v₂,θ₂)(1.295,13)(1.305,12)(1.298,10.5)(1.320,12.1)(1.298,12.1)운동량벡터(p₂,θ₂)(0.021,13)(0.021,12)(0.021,10.5)(0.021,12.1)(0.021,12.1)충돌후 구의 운동량의 합(p,θ)0.0290.0280.0280.0290.027충돌전후 운동량 차이(Δp,θ₃)0.0050.0050.0040.0050.003오차 (100 * Δp/p0 ) [%]17.2417.8614.2917.2411.1145°일때1회평균2회평균3회평균충돌전입사구수평거리(r0)56.456.557.2속도벡터(v0,0)(1.425,0)(1.413,0)(1.430,0)운동량벡터(p0,0)(0.024,0)(0.023,0)(0.024,0)충돌후입사구수평거리(r₁,θ₁)(15.5,71.5)(15.7,72.5)(15.5,71.5)속도벡터(v₁,θ₁)(o.378,71.5)(0.393,72.5)(0.378,71.5)운동량벡터(p₁,θ₁)(0.002,71.5)(0.002,72.5)(0.002,71.5)충돌후표적구수평거리(r₂,θ₂)(50.6,15)(50.2,15.1)(50.7,15.5)속도벡터(v₂,θ₂)(1.265,15)(1.255,15.1)(1.268,15.5)운동량벡터(p₂,θ₂)(0.020,15)(0.020,15.1)(0.020,15.5)충돌후 구의 운동량의 합(p,θ)0.0220.0220.022충돌전후 운동량 차이(Δp,θ₃)0.0020.0010.002오차 (100 * Δp/p0 ) [%]9.094.559.096. 오차 분석이번 실험에서의 오차는 30°실험에서는 15%정도, 45°일때는 7%정도 발생하였다. 45°일때는 어느 정도 정확한 실험이라 하겠지만 30°일때는 오차가 크게 발생하여 정확히지 못한 실험을 하지 않았다는 것을 알 수 있다. 우선 가장 큰 원인은 우리 조의 실험에 대한 집중 부족인 것 같다. 분명히 수직낙하거리를 재고 교수님께 낼 데이터에는 적어 냈으나 우리가 가지고 있는 데이터에는 적지 않았기 때문에 임의로 낙하거리를 780㎜로 정해서 하였다. 원래의 데이터값을 가지고 계산을 했더라면 이보다는 작은 오차가 발생하였을 것이다.그리고 다른 오차의 원인은 우선 두 물체가 부딪히면서 전환되는 에너지가 모두 운동량과 충격량으로 변한 것이 아니라 상당량이 다른 에너지로 변환되었을 것으로 보인다. 현실세계에서는 에너지 보존의 법칙이 완전히 지켜지기가 어렵기 때문이다. 또한 실험기구가 테이블에 제대로 공정되어 있는지 확인하지도 않은 채 실험을 하였다. 거기에서도 상당한 오차가 발생한 듯 보인다. 또한 θ값의 측정시 각도기로 쟀지만 너무나도 미세한 각도를 보여서 어림잡아서 각도를 쟀다. 또한 표적구의 위치가 불안정한 것도 오차의 원인으로 보인다. 표적구는 입사구와 수직적으로는 같은 위치에 놓여져야 하지만 수직적 위치를 정확하게 측정할 수 있는 장치가 없었서 우리 조는 눈짐작으로 그것을 츠정할 수 밖에 없었다. 또한 입사구와 표적구가 90°를 이루지 못한것도 오차의 발생원인으로 볼 수 있다. 또한 먹지와 갱지를 데고 구슬의 떨어진 위치를 확인하는 작업도 수월하지는 않았다. 계속 연속 실험을 하다보니까 구슬이 떨어진 위치에 계속 떨어지게 되어서 정확히 구슬이 떨어진 위치를 측정하지 못하고 그것두 어림짐작으로 하였다. 이것 또한 오차의 한 원인으로 볼 수 있을 것이다.7. 토의 및 토론보충 : 당구공의 예를 들어 충돌 현상을 살펴보기로 한다. 당구공은 서로동일하고 충돌 전에 보통 한 공은 정지해 있으며, 딱딱한 당구공끼리의 충돌은 완전 탄성 충돌에 가깝다고 할 수 있다.질량이 같은 공끼리의 충돌이므로;m1 = m2정지된 공에 충돌하므로;v2i = 0딱딱한 공 사이의 순간적인 충돌이어서 운동에너지는 보존되고, 쓸림힘이 무시되므로 선운동량 뿐만 아니라 각운동량도 보존된다.b 를 충격 맺음 변수(impact parameter, 충돌하기 전 두 공의 중심사이의 수직 거리)라고 하면 충돌 전후의 선운동량(linear momentum)의 보존으로부터x-성분 : m1v1i = m1v1fcosθ1 + m2v2fcosθ2 ------ ①y-성분 : 0 = - m1v1fsinθ1 + m2v2fsinθ2 ---------- ②이고 또, 운동에너지의 보존으로부터는½m1v1i2 = ½m1v1f2 + ½m2v2f2 -------------------- ③이다. 정지해 있는 공의 중심을 지나는 수직 축에 대한 각운동량의보존을 생각하면m1v1ib = 2m1v1fR (R: 공의 반지름) ---------------- ④으로, 알고 있는 값 m1=m2=m, v1i, b 와 식 ①, ②, ③, ④ 로 부터 미지수 vif, v2, θ1, θ2 를 구할 수 있다.v1f = (b/2R)v1i

공학/기술| 2002.05.03| 8페이지| 1,000원| 조회(924)

선운동량보존, 운동량, 충격량

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