소개글
"아주대 화학실험 질량"에 대한 내용입니다.
목차
1. 아보가드로 수 결정 실험
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 원리
1.2.1. 이상기체 가정 조건
1.2.2. 보일의 법칙
1.2.3. 샤를의 법칙
1.2.4. 아보가드로 법칙
1.2.5. 반데르발스 식
1.3. 실험 절차
1.4. 관찰 내용
2. 질량, 부피 및 온도 측정 실험
2.1. 실험 목적
2.2. 실험 원리
2.2.1. 정량적 측정
2.2.2. 정밀도
2.2.3. 정확도
2.2.4. 오차
2.3. 실험 절차
2.3.1. 직접 측정 실험
2.3.2. 간접 측정 방법
2.4. 관찰 내용
3. 용존산소량 실험
3.1. 실험 결과
3.1.1. 적정 결과
3.1.2. 용존 산소량 계산
3.2. 실험 고찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 아보가드로 수 결정 실험
1.1. 실험 목적
아보가드로 수 결정 실험의 목적은 일정한 온도와 압력에서 보정된 기체 주사기 속에 액체를 넣은 뒤, 기화시켜 생성된 증기의 부피를 측정하여 액체의 몰질량을 결정하고 이상기체와 실제기체의 거동을 이해하는 것이다.
질량, 부피 및 온도 측정 실험의 목적은 화학 실험에서 가장 기본이 되는 물리량인 부피와 질량을 직접적인 방법과 간접적인 방법을 통해 측정하고, 측정 결과를 통해 밀도의 평균값을 도출함으로써 결론적으로 밀도값의 오차를 비교해 실험의 정밀도와 정확도를 살펴보는 것이다.
용존산소량 실험의 목적은 윙클러-아지드화나트륨 변법을 이용하여 다양한 물 시료의 용존산소량을 측정하여 수질에 미치는 영향을 이해하고 수중 용존산소량의 증감 요인을 파악하는 것이다.
이상기체는 구성 분자들이 모두 동일하며 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙에서 도출된 기체 방정식을 완전히 만족하는 가상적인 기체이다. 그러나 실제 기체에는 기체 분자 사이의 상호작용과 분자 자체의 부피와 같은 요인이 존재하여 실제 기체의 거동은 이상기체와 차이가 있다. 이러한 차이는 반데르발스 식을 통해 보정될 수 있다.
정량적 측정은 측정 가능한 data 양을 포함하며, 정밀도는 실험 결과 값이 서로 얼마나 근사한지를, 정확도는 측정 결과가 참값에 가까운 정도를 나타내는 것이다. 이때 발생할 수 있는 오차에는 우연 오차와 계통 오차가 있다. 우연 오차는 정밀도 부족으로 인해 발생하고, 계통 오차는 정확도 부족으로 인해 발생한다. 실험 기구의 오차와 실험자의 오차도 계통 오차에 포함된다.
직접 측정 실험에서는 실험 용액의 질량과 부피를 직접 측정하여 밀도를 계산하고, 간접 측정 실험에서는 물의 밀도 문헌값을 이용하여 실험 용액의 밀도를 간접적으로 구한다. 관찰 내용으로는 실험 시 고려해야 할 사항들, 예를 들어 용액이 넘치거나 실험기구에 남아있을 수 있는 용액 등이 있다.
용존산소량 실험에서는 윙클러-아지드화나트륨 변법을 사용하여 총 6개 장소의 물 시료에 대해 용존산소량을 측정하였다. 그 결과, 실험실 개수대와 위치4에서는 각각 3.2ppm, 3.5ppm으로 비교적 양호한 상태였지만, 아주대 분수대와 위치2, 위치3에서는 1ppm 이하로 심하게 오염된 상태였다. 이는 유기물 유입으로 인한 미생물 활동이 활발하여 용존산소가 소모되었기 때문이다. 용존산소량이 4ppm 미만인 경우 대부분의 어류가 생존하기 어려운 상태라고 할 수 있다. 따라서 이번 실험에서 측정한 6곳의 물은 대부분 어류 생존에 부적합한 상태였다고 볼 수 있다.
1.2. 실험 원리
1.2.1. 이상기체 가정 조건
이상기체는 구성 분자들이 모두 동일하며 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙에서 도출된 기체 방정식을 완전히 만족하는 가상적인 기체이다. 실제 기체에서는 기체 분자 사이에 상호작용(인력, 반발력)이 존재하지만, 이상기체의 경우 기체 분자 간 상호작용이 없으며 완전탄성충돌만이 존재한다. 또한 이상기체의 경우 기체 분자 자체의 부피는 무시할 수 있으며 점입자로 취급할 수 있다. 이상기체의 움직임은 뉴턴의 운동법칙을 따르며, 불규칙적이다. 따라서 실제 기체와 달리 이상기체는 기체 분자 간 상호작용, 분자 부피, 에너지 손실 등의 요인이 없는 이상적인 상태로 존재한다. 이러한 이상기체의 가정 조건은 완전탄성충돌을 제외한 기체 분자 간 상호작용 없음, 기체 분자 자체의 부피 무시, 점입자 취급, 뉴턴의 운동법칙 따름, 불규칙적 움직임으로 정리할 수 있다.
1.2.2. 보일의 법칙
보일의 법칙은 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피는 반비례한다는 법칙이다. 기체의 온도와 양이 일정하게 유지되는 한, 기체의 압력과 부피는 서로 반비례한다. 이를 수식으로 나타내면 압력과 부피의 곱은 일정한 값을 가진다는 것을 알 수 있다. 따라서 기체의 압력이 증가하면 부피는 감소하고, 반대로 압력이 감소하면 부피는 증가한다. 이는 기체 분자들 사이의 상호작용이 무시할 수 있을 정도로 작다는 이상기체의 가정에 잘 부합한다. 보일의 법칙은 실험적으로 확인되었으며, 다양한 화학 실험과 과정에서 중요하게 활용된다.
1.2.3. 샤를의 법칙
일정한 압력에서 이상적인 기체의 부피는 절대 온도에 정비례한다. 이를 샤를의 법칙이라고 한다. 즉, 기체 분자의 운동이 활발해짐에 따라 기체의 부피가 증가하는 것이다. 이상기체에서는 분자 간 상호작용이 무시할 만큼 작기 때문에, 온도가 올라가면 분자의 운동 에너지가 증가하여 기체의 부피가 선형적으로 늘어난다. 반면, 실제 기체에서는 분자 간 인력과 반발력이 작용하므로 온도에 따른 부피 변화가 달라질 수 있다. 하지만 일정한 압력 조건에서는 실제 기체도 이상기체와 유사하게 부피가 온도에 비례하는 경향을 보인다. 따라서 샤를의 법칙은 이상기체뿐만 아니라 실제 기체에서도 성립한다고 볼 수 있다. 이처럼 샤를의 법칙은 기체의 부피와 온도 사이의 관계를 나타내는 기본적인 기체 법칙 중 하나이다.
1.2.4. 아보가드로 법칙
아보가드로 법칙은 모든 기체는 같은 온도, 같은 압력에서 같은 부피 속에 같은 개수의 입자(분자...
참고 자료
Haxane, Wikipedia, https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%97%A5%EC%84%B8%EC%9D%B8, (2022.03.26)
What is Boyle’s Law, BYJU’s, https://byjus.com/chemistry/boyles-law/, (2019.09.03)
Charle’s Law, byju’s, https://byjus.com/jee/charles-law/,
아보가드로 법칙, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%84%EB%B3%B4%EA%B0%80%EB%93%9C%EB%A1%9C_%EB%B2%95%EC%B9%99, (2022.03.27)
판데르발스 상태 방정식, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%90%EB%8D%B0%EB%A5%B4%EB%B0%9C%EC%8A%A4_%EC%83%81%ED%83%9C_%EB%B0%A9%EC%A0%95%EC%8B%9D, (2022.03.07)
Quantitative Data: Definition, Types, Analysis and Examples, QuestionPro, https://www.questionpro.com/blog/quantitative-data/
정확성, 과학문화포털 사이언스올, https://www.scienceall.com/%EC%A0%95%ED%99%95%EC%84%B1accuracy/, (2019.07.08)
일반물리실험I : 오차론, genlab, https://genlab.uos.ac.kr/exp_doc/error/erroran.htm,
아이소프로필 알코올, 위키피디아,
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%84%EC%9D%B4%EC%86%8C%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%95%84_%EC%95%8C%EC%BD%94%EC%98%AC, (
밀도, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%80%EB%8F%84,
아이소프로필 알코올, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%84%EC%9D%B4%EC%86%8C%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%95%84_%EC%95%8C%EC%BD%94%EC%98%AC
Daniel C.Harris, , W.H.Freeman, 2008
용존 산소(dissolved oxygen) | 과학문화포털 사이언스올 (scienceall.com)
용존산소량(DO), 환경운동연합, http://naver.me/535SNL6P
