소개글
"일반화학실험"에 대한 내용입니다.
목차
1. 일반화학실험
1.1. 부피 측정 기구의 정확도
1.2. 불꽃 반응
1.3. 비누화 반응
1.4. 신호등 반응
1.5. TLC를 이용한 크로마토그래피
1.6. 산-염기 적정
1.7. 나일론 합성
1.8. 화학정원 만들기
1.9. 아스피린 합성
1.10. 완충용액의 제조
1.11. 기체상수의 결정
1.12. 금가루 합성
2. 화학 전지
2.1. 화학 전지의 원리
2.2. 산화-환원 반응과 전극
2.3. 표준 환원 전위
2.4. 갈바니 전지 실험
3. 밀도
3.1. 밀도의 정의와 측정
3.2. 물의 밀도
3.3. 금속 포일의 두께 측정
3.4. 동전의 밀도 측정
3.5. 측정의 불확실성과 유효 숫자
4. 참고 문헌
본문내용
1. 일반화학실험
1.1. 부피 측정 기구의 정확도
부피 측정 기구의 정확도는 실험 결과의 신뢰성에 매우 중요한 요소이다. 실험에 사용된 부피 측정 기구에는 뷰렛, 피펫, 메스실린더, 부피 플라스크 등이 있으며, 각 기구의 정확도를 실험을 통해 확인한 결과는 다음과 같다.
뷰렛을 이용한 부피 측정에서는 오차가 0%로 나타났다. 이는 뷰렛의 눈금을 정확히 읽고 용액을 완전히 옮겨담았기 때문이다. 피펫을 이용한 부피 측정에서는 1%의 오차가 발생했는데, 이는 피펫 눈금을 정확히 읽지 못한 것이 원인으로 보인다. 메스실린더를 이용한 부피 측정에서는 0.97%의 오차가 발생했는데, 이는 비교적 정확한 편이라고 할 수 있다. 마지막으로 부피 플라스크를 이용한 부피 측정에서는 0.68%의 오차가 나타났다.
이를 통해 부피 측정 기구 중 비교적 관이 좁고 긴 뷰렛과 피펫이 더 정확한 부피 측정이 가능한 것으로 확인되었다. 하지만 메스실린더와 부피 플라스크도 1% 내외의 오차로 비교적 정확한 부피 측정이 가능한 것으로 나타났다. 따라서 실험 목적과 상황에 맞는 적절한 부피 측정 기구를 선택하는 것이 중요하다고 볼 수 있다.
1.2. 불꽃 반응
공통적으로 나트륨의 경우 노란색, 구리의 경우 초록색, 리튬은 붉은색, 칼슘은 주황색, 칼륨은 연한 보라색, 바륨은 황록색을 나타난다는 것을 알 수 있는 실험이었다. 따라서 미지의 화합물에서 불꽃 반응색을 확인하면 포함된 금속 이온을 확인할 수 있다는 것을 결과로 확인할 수 있었다.그러나 불꽃색이 오랫동안 지속적으로 보이는 것이 아니라 순간적으로 나타나서 관찰이 어려웠다. 이때는 분광기를 이용한 스펙트럼을 분석하면 눈으로 관찰하지 못한 불꽃색을 정확히 관찰할 수 있다. 불꽃 반응 실험에서 니크롬선 표면에 있는 금속이온 불순물에 의해 색이 다르게 나타나 보일때도 있기 때문에 주의해야한다. 또한 나트륨이온은 소량만 존재해도 불꽃에서 강한 노란색을 띄기 때문에 다른 용액에서 강한 노란색이 눈에 보인다면 오염이 되었다고 판단할 수 있다.
1.3. 비누화 반응
비누화 반응이란 지방(triglyceride)을 알칼리 용액(수산화나트륨 또는 수산화칼륨 수용액)과 반응시켜 소듐 또는 칼륨 지방산염인 비누를 제조하는 과정이다. 이 반응에서는 지방(triglyceride)이 가수분해되어 글리세롤과 지방산염을 생성한다.
비누는 세제 역할을 하는 알칼리 금속 염으로, 물과 유기물질 사이의 계면장력을 낮추어 세척 효과를 나타낸다. 비누화 반응은 다음과 같은 과정으로 진행된다.
첫째, 지방(triglyceride)이 수산화이온(OH-)의 공격을 받아 글리세롤과 지방산으로 가수분해된다.
둘째, 생성된 지방산이 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과 반응하여 소듐 지방산염(Na+RCOO-) 또는 칼륨 지방산염(K+RCOO-)인 비누를 생성한다.
이러한 비누화 반응은 일상생활에서 실용적으로 사용되는 비누를 제조하는 공정을 실험을 통해 직접 확인할 수 있는 기회를 제공한다. 이를 통해 비누화 반응의 원리와 메커니즘을 이해할 수 있다.
1.4. 신호등 반응
포도당의 산화와 환원 상태를 지시약을 통해 알아보는 '신호등 반응' 실험에서, 실험자는 다음과 같은 결과를 관찰하였다.
플라스크에 물 200ml와 포도당 3g, NaOH 5g을 넣어 제조한 염기성 수용액에 인디고카민을 5~10ml 투여하자 용액이 최종적으로 노란색을 띠었다. 플라스크 속 산소와 잘 섞이도록 흔들어주자 공기가 용해되어 붉은색을 띠었다. 붉은색의 용액을 더 빠른 속도로 공기와 용액을 혼합시켜 준 결과 최종적으로 녹색을 띠었다. 용액을 가만히 내려두자 일정시간 후 붉은색을 거쳐 다시 노란색 용액을 띠었다.
이를 통해 실험자는 다음과 같은 결과를 확인할 수 있었다. 처음 용액에 인디고카민 지시약을 넣고 공기 중의 산소와 혼합시켰을 때 붉은색은 띄었지만 녹색을 띠지 않았다. 그 다음 용액을 더 오래 더 세게 흔들었더니 최종적으로 녹색의 용액을 볼 수 있었다. 따라서 녹색의 용액이 되기 위해서는 용액이 인디고카민과 결합하여 더 많이 산화가 될 수 있도록 산소를 더 충분히 결합할 수 있도록 해주어야 함을 알 수 있었다.
1.5. TLC를 이용한 크로마토그래피
얇은 층 크로마토그래피(TLC)를 이용한 실험결과 싸인펜의 흡착성과 분배계수에 따른 이동속도차이에 따라 각 성분이 분리되는 것을 확인하였다"" 검정 싸인펜의 혼합물 시료에서 분리된 물질 중 Rf 값이 가장 큰 보라색이 정지상과의 상호작용이 가장 적음을 알 수 있다"" 또한 빨강 싸인펜의 혼합물 시료에서 분리된 빨강색의 물질이 상호작용이 가장 적음을 알 수 있다"" 색소가 정확히 점의 형태로 분리되지 않은점이 아쉽다"" 전개재 증발을 막기 위해 밀봉은 시켰으나 TLC판이 완전한 수직이 아닌 약간의 기울어짐이 있어 오차가 있을 것으로 예상된다"" 다음 실험에서는 기울어짐을 막기위해 스탠드와 같은 기구를 이용하는 것이 좋을 것 같다""
1.6. 산-염기 적정
산-염기 적정 실험은 시료로 사용된 식초의 구성 성분인 아세트산(CH3COOH)의 농도를 구하는 것이다. 이를 위해 식초 용액에 강염기인 수산화나트륨(NaOH) 용액을 넣으며 pH 변화를 관찰하였다.
1차 실험에서는 식초 4.78g을 취하여 NaOH 0.0117L를 가하여 종말점을 측정하였다. 이를 통해 식초 중 아세트산의 농도가 약 8%인 것으로 나타났다.
2차 실험에서는 식초 6.44g을 취하여 NaOH 0.0135L를 가하였다. 그 결과 식초 중 아세트산의 농도가 약 6%로 확인되었다.
1차 실험에서는 종말점 확인 시 다소 많은 NaOH가 투입되어 실제보다 높은 아세트산 농도가 측정되었다. 반면 2차 실험에서는 종말점 확인에 더 주의를 기울여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있었다.
이를 통해 적정 실험에서는 종말점 확인이 매우 중요하며, 지시약의 색 변화를 관찰하며 NaOH 투입량을 세밀하게 조절해야 함을 알 수 있었다. 또한 식초량을 동일하게 유지하여 실험 간 오차를 최소화할 필요가 있다는 점도 확인하였다.
1.7. 나일론 합성
나일론 합성은 25ml의 증류수에 hexamethylenediamine 1.2g과 NaOH 0.2g을 녹인 용액을 CH2Cl2 25ml에 Sebacocyl chloride 0.5ml 넣은 용액에 천천히 넣어 계면층에서 나일론6,10 중합체가 생성되는 실험이다. 실험 결과 예상보다 빠른 속도로 나일론 중합체가 생성되었으며, 초기에 잘 건져내어 막대에 감기 시작한 결과 계속적으로...
참고 자료
일반화학 제 14판, BROWN, Lemay, Rursten, Mutphy, WOODWARD, 화학교재연구회, 자유아카데미, p.22-30
화학실험 제 2판, 한양대학교 화학교재연구실, 한양대학교 출판부, p.35-40
유체역학, 민묘식,개정 증보판, 첨단과학 기술도서 출판, 29
분석화학, Daniel C. Harris, 9판, 자유아카데미, 53-55
물리화학, peter atkins, julio de paula, 10판, 교보문고 285
정밀측정공학, 이징구, 이종대, 최신 개정판, 기전연구사 , 59
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