소개글
"끓는점 오름 분자량 측정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 원리
2. 실험 재료 및 기구
2.1. 실험 재료
2.2. 실험 기구
3. 실험 방법
3.1. 예비 실험 절차
3.2. 본 실험 절차
4. 실험 결과
4.1. Acetone-Naphthalene 용액의 온도변화
4.2. 끓는점 오름 상수 Kb 계산
4.3. Acetone-미지시료 용액의 온도변화
4.4. 미지시료의 분자량 계산
5. 고찰
5.1. 오차 분석
5.2. 실험에 대한 고찰
6. 결론
7. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 끓는점 오름법을 이용하여 비휘발성 용질의 분자량을 결정하는 것이다. 용액의 끓는점이 순수한 용매의 끓는점보다 더 높아지는 현상인 끓는점 오름 현상을 관찰하고, 이를 통해 용질의 끓는점 오름 상수 Kb와 분자량을 구하는 것이 실험의 주된 목적이다.
1.2. 실험 원리
끓는점 오름법은 끓는점이 상승하는 현상을 이용하여 비휘발성 용질의 분자량을 측정하는 방법이다. 실험에서 사용되는 용매에 용질을 녹이면 용매의 증기압이 감소하게 된다. 이에 따라 용해된 용질의 농도가 높아질수록 용매의 증기압은 더욱 감소하게 된다. 따라서 용액의 끓는점은 순수한 용매의 끓는점보다 더 높아지게 되는데, 이러한 현상을 "끓는점 오름"이라고 한다.
끓는점 오름의 크기는 용매의 성질과 용액의 농도에 따라 달라지며, 다음과 같은 관계식으로 나타낼 수 있다.
ΔTb = (RT0^2 M1 / 1000ΔHV) m
여기서 ΔTb는 끓는점 오름, R은 기체 상수, T0는 순수한 용매의 끓는점, M1은 용매의 분자량, ΔHV는 용매의 몰 증발열, m은 용질의 몰랄 농도이다.
이 식에서 괄호 안의 양들은 용매의 성질과 관련된 것으로 온도와 무관하기 때문에, 다음과 같이 간단히 나타낼 수 있다.
ΔTb = Kb m
여기서 Kb는 몰랄 끓는점 오름 상수를 의미한다.
실험에서는 용매를 정확히 1000g 사용하지 않으므로, 식 (2)를 다시 정리하면 다음과 같다.
ΔTb = Kb (W2 / M2) / W1 × 1000
이 식에서 W1은 용매의 무게, W2는 용질의 무게, M2는 용질의 분자량이다.
따라서 이 식을 분자량 M2에 대해 정리하면 다음과 같이 용질의 분자량을 구할 수 있다.
M2 = (Kb W2 × 1000) / (W1 × ΔTb)
이와 같은 원리를 이용하여 끓는점 오름법으로 비휘발성 용질의 분자량을 측정할 수 있다.
2. 실험 재료 및 기구
2.1. 실험 재료
실험 재료는 다음과 같다.
Acetone(CH3COCH3)은 99.5% 순도의 분자량 58.08 g/mol, 녹는점 -94.6°C, 끓는점 56.5°C, 밀도 0.792 g/cm³인 화합물이다. 아세톤은 극성과 비극성 성질을 동시에 가지고 있어 다양한 유기물질을 잘 녹인다. 이에 이번 실험에서도 용매로 사용되었다.
Naphthalene(C10H8)은 99.5% 순도의 분자량 128.174 g/mol, 녹는점 80.3°C, 끓는점 217.97°C, 밀도 1.145 g/cm³인 무색의 결정성 고체이다. 나프탈렌은 벤젠고리가 두 개 연결된 화합물로 방향족 화합물에 속하며 실온에서 승화성을 가지고 있어 끓는점 오름 실험에서 용질로 사용되었다.
Benzoic acid(C6H5COOH)는 99.9% 순도의 분자량 122.123 g/mol, 녹는점 122.4°C, 끓는점 250°C, 밀도 1.266 g/cm³인 모노카복실산이다. 벤젠고리에 카르복시기(-COOH)가 붙어있는 구조를 가져 극성을 띠는 화합물이며, 이번 실험에서 미지시료로 사용되었다.
2.2. 실험 기구
실험 기구에는 Cottrell 끓는점 측정 장치, 수은 온도계, 알코올램프, 클램프, 고무관, 정제 성형용 프레스 등이 있다.
Cottrell 끓는점 측정 장치는 용액의 끓는점 변화를 관찰하기 위한 장치로, 용액이 담겨있는 부분과 온도계가 설치된 부분, 냉각수가 순환되는 부분으로 구성되어 있다. 이 장치를 이용하면 용액의 온도 변화를 정확히 측정할 수 있다.
수은 온도계는 정확한 온도 측정을 위해 사용되며, 알코올램프는 용액을 가열하는 데 사용된다. 클램프와 고무관은 장치의 고정과 냉각수 순환을 위해 필요하다.
정제 성형용 프레스는 시료를 일정한 크기의 알갱이로 만들어 Cottrell 장치에 투입할 때 시...
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