본문내용
1. 산화아연의 제조와 특성
1.1. 실험 목적 및 배경
이 실험의 목적은 아연으로부터 자색 안료로 많이 사용되는 산화아연(ZnO)을 습식법을 통해 제조하는 것이다. 아연에 황산구리를 반응시켜 가열하면 황산아연을 얻을 수 있다. 여기에 탄산 나트륨을 가하여 염기성 탄산아연을 얻고, 이를 가열하여 최종적으로 산화아연을 얻는다. 즉, 습식법을 통해 아연에서 황산아연을 거쳐 최종적으로 산화아연을 제조하는 것이 이 실험의 주요 목적이다. 아연은 푸르스름한 회색의 순수한 금속 가루이며, 황산구리는 구리 이온과 황산 이온이 이온 결합한 무기 화합물이다. 또한 탄산 나트륨은 탄산과 수산화 나트륨의 염으로, 주로 유리에 포함되어 있어 자외선을 차단해주는 역할을 한다. 이처럼 각 시약의 특성을 이해하고 습식법의 이론적 배경을 바탕으로 실험을 설계하여 산화아연을 제조하고자 함이 이 실험의 목적이다.
1.2. 시약 및 기구
시약 및 기구는 다음과 같다.
시약으로는 Zn powder 2.5g, CuSO4·5H2O 10g, Na2CO3 3.7g, 황산(H2SO4) 5mL가 사용되었다. Zn powder는 푸르스름한 회색의 순수한 금속 가루로 아연의 정화된 증기가 응축되어 생성된다. 특성으로는 일관된 품질, 향상된 수율 및 빠른 반응 시간이 있다. CuSO4·5H2O는 황산 구리로 구리 이온과 황산 이온의 이온 결합 물질이다. Na2CO3는 탄산 나트륨으로 탄산과 수산화 나트륨의 염이며 물에 잘 녹는다. H2SO4는 황산으로 강산성의 액체 화합물이다.
기구로는 비이커, 피펫, 피펫 필러, 감압 여과 장치가 사용되었다.
1.3. 실험 과정
황산구리 10g의 포화 수용액(CuSO4 10g + H2O 33mL)을 비이커에 넣고 아연 분말 2.5g을 소량씩 가한다. 이 용액을 80°C로 가열한다. 상징액이 담청색으로 되면 반응을 끝내고 거름종이에 걸러 액을 잘 보관한다. 침전한 구리를 여러 번 물로 씻고 다시 묽은 염산으로 세척한다. 이를 감압 여과하고 여액이 산성이 아닐 때까지 물로 세척한다. 앞에 보관해둔 원액에 아연 분말 0.33g을 추가한다. 구리가 완전히 석출되면 액이 무색으로 변한다. 이 액을 감압 여과하여 결정 ZnXO4.7H2O를 얻는다. 여과지 상에서 건조한 후 무게를 잰다.
1.4. 결과 및 수득률
계수 맞춰서 정리하면 5Zn + 5CuSO4 + 2NaCO3 → ZnO + 5Cu이다. 한계 반응물은 NaCO3이다. (0.36g) / (105.99g / mol) = 0.0034mol 2NaCO3이므로 ZnO는 0.0017mol 반응하여 이론적 수득량은 (0.0017mol) x (81.38g / mol) = 0.14g이다. 그러나 실제 수득량은 1.90g – 1.16g = 0.74g으로, 수득률은 (0.74g / 0.14g) x 100% = 529%로 매우 높게 나타났다. 이는 불순물이 실험 과정 내에 많이 남아 있었음을 의미한다.
1.5. 논의
이번 실험에서 수득률이 529%라는 큰 결과값이 나온 것은 불순물이 실험 과정 내에 많이 남아 있었기 때문이다. 황산 아연을 제조하는 과정에서 아연 또는 산화 아연에 황산을 작용하여 만들지 않고, 황산구리를 사용하여 만들었기 때문에 구리가 완전히 석출되지 않았고 그 과정에서 다량의 불순물이 생성되었을 것이다. 이온화 경향의 차를 이용하여 정석적으로 실험을 한 것이지만 이온 결합을 끊기에는 실험이 제대로 이루어지지 않아 석출이 되지 않은 것으로 보인다.
2. 황산아연의 합성과 이온화 경향
2.1. 실험 목적
실험의 목적은 아연을 황산 분해시켜 황산아연을 제조하고, 그 반응 이론을 이해하며 황산아연의 성질과 용도, 실험 방법을 익히고 아연의 성질을 알아보는 것이다. 아연과 황산염의 반응을 통해 황화아연을 얻을 수 있다.
2.2. 기구 및 시약
기구 및 시약은 다음과 같다. 비이커, 피펫, 피펫 필러, 감압 여과 장치와 같은 기구와 Zn powder 2.5g, CuSO4·5H2O 10g, Na2CO3 3.7g, 황산 5mL와 같은 시약을 사용하였다. Zn powder는 푸르스름한 회색의 순수한 금속 가루로, 아연 분말의 특성에는 일관된 품질, 향상된 수율 및 빠른 반응 시간 등이 있다. CuSO4·5H2O는 구리 이온과 황산 이온의 이온 결합 물질로, 황산구리(II)의 형태이다. Na2CO3는 탄산과 수산화 나트륨의 염으로, 물에 잘 녹는다. H2SO4는 강산성의 액체 화합물로, 매우 다양한 분야에서 이용되지만 심각한 화학적 화상을 일으킬 수 있다. 이러한 시약과 기구를 사용하여 아연으로부터 산화아연을 제조하고, 황산아연의 합성과 이온화 경향을 실험하였다.
2.3. 이론적 배경
황산구리(CuSO4)와 아연(Zn)의 반응을 통해 황산아연(ZnSO4)을 제조하고 이온화 경향을 이해하는 것이 이번 실험의 목적이다.""
황산아연(ZnSO4)은 무기 화합물로, 무색 투명한 침상, 과립상 또는 결정성 분말 형태의 물질이다. 가장 일반적인 형태는 ZnSO4·7H2O로, 결정화 수를 포함하고 있다.""
한편 탄...
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