[물리화학실험] Exp 2. 어는점 내림과 분자량 결정

목차

Ⅰ. Title
Ⅱ. Purpose
Ⅲ. Theory
Ⅳ. Chemicals & Apparatus
Ⅴ. Procedure
Ⅵ. Data & Results
Ⅶ. Discussion
Ⅷ. Reference

본문내용

본 실험에서는 벤젠과 나프탈렌의 이성분 혼합물을 이용하여 용액의 어는점 내림 현상을 관찰하였다. 어는점 내림은 용액의 총괄성 중 하나로, 총괄성은 용질의 수에만 의존하고 용질의 종류에는 의존하지 않는 성질을 의미한다. 일반적으로 총괄성을 다룰 때 두가지 가정을 전제한다. 첫째, 용질은 비휘발성으로 증기에 기여를 하지 않는다. 둘째, 용질은 액체에만 관여하며 증기나 고체 속으로 침투하지 않는다. 첫번째 가정은 나프탈렌의 녹는점이 218ºC 이므로 비휘발성으로 가정할 수 있다. 또한 두번째 가정은 실제로도 많은 용액에서 부합하는 성질이므로 이 또한 만족한다고 가정할 수 있다. 용매에서와 용액에서 어는점을 측정하여 그 차이를 알아내면 어는점 내림 현상을 통해 용질의 입자 수 (몰 수)를 알아낼 수 있다. 이때, 실험에서 사용한 용질의 질량과, 용질의 몰 수를 통해 최종적으로 용질의 분자량을 알아낼 수 있다.
첫번째 실험은 순수한 용매인 benzene의 어는점을 측정하였다. 눈금 플라스크를 이용하여 벤젠 5mL를 측정하여 작은 시험관에 넣어주고, 큰 시험관에 작은 시험관을 넣어 에어재킷을 형성해주었다. 이 시험관을 비커에 담긴 얼음물에 넣고 냉각 온도를 기록하였다. Procedure에서는 작은 시험관을 얼음물에 넣어준 뒤 약 6.5도에서 에어재킷에 넣어 주도록 하였으나, 실제로는 에어재킷에 넣어준 상태로도 충분히 온도가 빠르게 하강하였기에 에어재킷에 넣어준 상태로 실험을 진행하였다 용액이 약 7도 즈음에 도달하였을 때부터 10초 간격으로 온도를 측정하였고, 냉각 과정에서 과냉각을 방지하고자 온도계로 교반해주었다. 세 번의 실험 결과 모두 온도가 약 5도정도까지 떨어졌다가 다시 상승하여 5.5도 부근에서 일정한 구간을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이 온도가 일정하게 유지되는 구간을 어는점으로 기록하였다. 어는점을 측정한 뒤 시험관을 확인했을 때, 결정이 생겨 고체화된 것을 확인할 수 있었다.

참고자료

· 대한화학회, 물리화학실험, 교문사, 제2판, 2001, pp. 48-51
· Peter Atkins et al, Atkins’ Physical Chemistry, Oxford, 11th edition, 2018, pp. 92-125