I. Abstract이번 실험에서는 이상기체방정식을 활용해서 드라이아이스로 플라스크 내 이산화탄소를 모으고, 이산화탄소의 분자량을 구해봤다. 이산화탄소의 분자량은 40~55g/mol 사이로 나왔으며, 오차 원인을 분석해봤다. 또한 이산화탄소의 액화 관찰 실험에서는 직접 액화되는 것을 관찰하지 못했는데 그 원인이 무엇인지 또한 분석해봤다.II. Data&Results1) 이산화탄소의 분자량 측정50mL, 100mL, 250mL 플라스크에서 드라이아이스를 넣고 유리판을 얹어 기체 상태로 승화되길 기다렸다. 그리고 플라스크에 유리판과 공기를 포함한 무게, 유리판과 이산화탄소를 포함한 무게, 플라스크의 부피, 플라스크의 내부 온도를 측정해 이산화탄소의 분자량을 구하려고 하였다. 결과는 다음과 같이 나왔다.
I. Abstract이번 실험에서는 수소의 특징에 대해 알아봤다. 먼저, 금속과 HCl 의 반응을 통해 수소의 폭명성을 관찰했고, 수소의 선 스펙트럼을 관찰했다. 이후 물의 전기분해를 통한 수소와 산소의 전기음성도 차이, 수상치환으로 금속 원소와 HCl 의 반응을 통한 수소 기체 포집했다. 물의 전기분해 장치에서는 수소 기체의 부피 : 산소 기체의 부피 = 4:1 로 관찰되었고, Zn, Mg, Al 과의 반응으로 발생한 수소 몰 수의 오차율은 각각 16.157%, 49.617%, 18.174%이 나왔다.II. Data&Results실험 1,2. 수소의 발생과 폭명성 실험&수소의 선스펙트럼플라스크에 Zn 조각과 6N 의 HCl 을 넣고 시린지 끝에 비눗물을 묻혀 비눗방울을 생성했다. 생성한 비눗방울에 불을 붙여 어떻게 반응하는지 관찰했다. 불을 붙인 결과 픽 소리와 함께 비눗방울이 터졌었다.수소의 선스펙트럼을 관찰한 결과 다음과 같이 나옴을 확인할 수 있었다. 대략적으로 보라색(410nm), 남색(434nm), 민트색(486nm), 빨간색(656nm) 선을 관찰할 수 있었다. 실험 3. 금속 원소의 당량 결정수상치환 방법을 이용하여 Zn, Mg, Al 각각 40mg 씩 6N 의 HCl 과 반응시켜 기체를 포집해봤다.반응식은 다음과 같다.<중 략>생성되는 수소 기체의 몰 수와 실제 실험을 통해 구한 수소 기체의 몰 수의 오차율은 Zn, Mg, Al 순으로 16.157%, 49.617%, 18.174%와 같이 나온 것을 확인하였다. 그리고 Zn 과 Mg 만 금속 몰 수가 수소 몰 수보다 컸으며, Al 은 수소의 몰 수가 금속 몰 수보다 컸다.실험 4. 물의 전기분해물에 전해질을 첨가하고 전기를 공급했을 때 다음과 같이 공기층이 형성됨을 확인할 수 있었다.반응식은 다음과 같다.
I. Abstract이번 실험에서는 , , , 동핵 이원자 분자의 분자 에너지와 단일 원자 에너지, 결합 길이를 구해 결합에너지를 알아보면서 구조의 최적화를 알아보고, 와 의 PES 그래프를 그려봄으로써 경향성을 파악해보고 분자 존재의 이유에 대해 분석해봤다.II. Results GAMESS를 통해 , , , 동핵 이원자 분자의 구조 최적화를 알아보고 이후 , 의 PES 그래프를 그려보기 위해서는 결합에너지와 퍼텐셜 에너지를 구해야한다. 그러기 위해 먼저 H, He, N, F의 단일 원자 에너지를 구했다., , , 의 분자 에너지와 결합 길이는 다음과 같았고, 결합에너지는 결합에너지는 (단일 원자 에너지)x2 – (분자 에너지) 값으로 구할 수 있었다. 1 Hartree = 2625.5 kJ/mol 이라는 점을 통해 kJ/mol 단위로도 결합에너지를 구할 수 있었다.
HPLC에 의한 아데닌과 카페인의 분리 Abstract 실험 1에서는 아데닌과 카페인의 분리를 통해 RT을 구하고, 아데닌이 카페인의 극성 차이로 RT 값을 비교해볼 수 있었다. 실제 이론값과 오차는 11.17%, 19.37%가 나왔다. 실험 3에서는 미지 시료의 커피의 농도를 구했다. 농도별 HPLC를 진행해 검정곡선을 그렸고, 커피의 농도는 2.097x0.41 mg임을 알아낼 수 있었다. Data & Results 실험 1. 아데닌과 카페인의 분리 HPLC 기기를 측정 파장 260nm에서 수집 시간 5분으로 설정하고 아데닌 300, 카페인 500 용액을 측정한 결과 다음과 같이 나왔다. RT는 크로마토그램의 피크점에서 시간을 측정해 구할 수 있었다. 그림 1. 아데닌 300, 카페인 500 용액의 크로마토그램 RT 값 (s) 면적 (mV*sec) 높이 (mV) 300 아데닌 106.6 875.9071 3704.3961 500 카페인 179 673.8458 4279.3055 표 1. 아데닌 300, 카페인 500 용액의 HPLC 분석값 실험값(s) 이론값(s) 오차(%) 300 아데닌 106.6 120 11.17 500 카페인 179 222 19.37 표 2. 아데닌 300, 카페인 500 용액의 RT 오차값 HPLC 실험의 재현성은 실험 3에서 농도별 카페인 용액의 크로마토그램을 진행했을 때 모든 데이터의 RT가 유사했음을 통해 높은 재현성을 보인다고 할 수 있다. 실험 3. 커피에 들어 있는 카페인의 정량 분석 HPLC 기기를 측정 파장 270nm에서 수집시간 5분으로 설정하고 카페인 용액 125 제조해 다음 데이터와 검정곡선을 얻었다. 시료() retention time(s) 면적() 높이(mV) 125 180.4 1466.3709 228.4646 250 177.5 3243.0668 520.4601 375 180.4 4626.6895 737.0883 500 178.6 6384.0578 1018.101 표 3. 시료의 농도에 따른 HPLC 분석값 그림 3. 카페인 용액의 검정곡선 그림 3에서 R² = 0.9977이므로 신뢰해도 됨을 의미하고, 추세선 식은 y = 12.909x - 104.12와 같이 나왔다. 따라서 1/10으로 묽힌 커피의 RT는 178.399994 sec, 면적은 2602.4820 mV*sec, 높이는 423.0288 mV와 같이 나왔으므로, 2602.482 = 12.909x - 104.12, x = 209.668로 1/10 묽혔다는 점을 고려해줘서 실제 커피의 농도는 2.097x 임을 알 수 있다. 카페인의 분자량은 194.19 g/mol이고 1ml으로 실험을 진행했으므로, 농도로 커피 속 포함된 카페인의 무게를 구해보면 194.19 g/mol x 2.097x = 4.07 x g = 0.41 mg임을 알 수 있다. 즉, 0.41 mg/ml이다. Discussion 실험 1에서 아데닌과 카페인의 분리를 진행한 결과, RT는 106.6s, 179s로 각각 오차율 11.17%, 19.37%가 나왔다. 다음과 같이 오차가 발생한 이유는 Hamilton 주사기로 용액을 옮겼었는데, 주입하는 과정에서 용액과 공기가 소량 들어갔기 때문이라고 판단했다. 전개액의 메탄올 퍼센트를 늘리면 물보다 극성이 작은 메탄올로 인해 전개액 전체의 극성은 낮아지게 된다. 극성의 순서는 메탄올, 아데닌, 카페인 순으로 큰데 만약 전개액의 극성이 작아지면 아데닌, 카페인과의 극성 차이가 줄어드는 것이므로 이동상과의 인력이 커져 더 빠르게 검출되어 두 물질 모두 RT가 줄어질 것으로 예상된다. 카페인과 아데닌에서 RT는 179s, 106.6s로 차이를 보였는데, 그 이유는 분자 구조를 통해 설명할 수 있다. 카페인은 메틸기 3개와 극성이 작은 작용기로 이루어져있다. 반대로 아데닌은 극성이 강한 아미노기를 지니고 있다. 따라서 카페인보다 아데닌이 극성이 크다고 알 수 있다. 역상크로마토그래피에서는 비극성 고정상으로 C18칼럼을 사용하므로 카페인보다 극성이 강한 아데닌은 고정상과의 인력이 더 작아 빨리 검출된다. 따라서 아데닌의 RT가 카페인보다 작은 것이다. 실험 3은 Beer-Lambert 공식 A=에서 실험의 는 일정하지만 흡광도 A는 농도에 비례함을 알 수 있다. 이 점을 이용해 125 농도별 HPLC를 진행해 검정곡선을 그려 미지 시료의 커피 농도를 구하려고 했다. 결론적으로 커피의 농도는 2.097x 1mL에 포함된 카페인의 무게는 0.41 mg임을 알 수 있었다. 보다 정확한 정량을 위해서는 커피 용액의 불순물을 제거할 필요가 있다고 생각했다. 불순물을 포함한 커피로 HPLC를 진행했을 경우, 불순물이 고정상, 이동상과의 상호작용에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 또한 전개액에 사용된 메탄올은 강한 휘발성을 가진다. 따라서 실험 진행 당시 전개액을 완전히 밀폐하고 있었으면 정확한 실험 결과가 나올 수 있었을 것으로 예상된다. 마지막으로 카페인의 극성에 맞춰 고정상과 이동상의 극성의 중간 세기가 카페인의 극성이 될 수 있도록 하면 보다 정확한 실험이 됐을 것이다. Conclusion 실험 1에서는 아데닌과 카페인의 분리를 통해 RT을 구할 수 있었고, 아데닌이 카페인보다 극성이 커 RT가 106.6s, 179s로 RT 값이 더 작게 나옴을 알 수 있었다. 오차는 11.17%, 19.37%가 나왔는데 이는 Hamilton 주사기의 용액 주입시 공기가 포함될 수 있는 문제에 의한 것이라고 생각했다. 실험 3에서는 미지 시료의 커피의 농도를 구했다. 125 농도별 HPLC를 진행해 검정곡선을 그려 커피의 농도는 농도는 2.097x0.41 mg임을 구했다. 검정곡선에서는 R² = 0.9977으로 신뢰할 만한 데이터라고 판단했다. Assignment 과제 1. Retention time은 컬럼을 통과한 샘플이 검출기에 나타나는 시간으로, 컬럼 내 머물러 있는 정도를 말한다. 실험에서는 역상크로마토그래피를 사용해 비극성 고정상이 사용되었다. 즉, 극성이 작은 물질이 인력이 더 크게 작용해 검출되는데 오랜 시간이 걸렸을 것이다. 실험결과에서도 볼 수 있듯이 전압의 크기가 솟아오른, 즉 샘플이 검출기에 나타난 시간은 카페인이 더 크기 때문 아데닌이 카페인보다 극성이 크다고 할 수 있다. 과제 2. 사이토신은 , 유라실은 -O 작용기 차이가 있다. 아미노기는 극성이 큰 작용기이므로 사이토신이 유라실보다 극성이 크다고 할 수 있다. References 김희준, 일반화학실험, 자유아카데미, pp.103-112, 2010. David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Alan Campion,Principles of Modern Chemistry Seventh Edition ,화학교재연구회, 2014 년, pp. 652-654.
I. Abstract이번 실험에서는 Y 용액과 B 용액의 흡광도를 측정해 검정 곡선을 그려보고, Y용액과 B용액이 섞여 있는 M용액에 구성 몰 수 비율이 0.82:0.18로 나옴을 확인했다. 또한 역상크로마토그래피를 이용하여 색소를 분리해보고 회수율이 Y용액, B용액 각각 8%, 200%가 나와 제대로 분리되었는지, 오차원인은 무엇인지 판단해봤다.II. Data&Results1) 혼합 용액의 흡광 분석그림1. 파장에 따른 Y 용액 6.67mg/L, 4.45mg/L, 2.22mg/L의 흡광도Y 용액의 흡광도는 농도가 높을수록 크게 나옴을 확인할 수 있었다. 4,45mg/L, 2.22mg/L는 6.67mg/L를 2/3, 1/3로 희석한 결과이다. 또한 6.67mg/L의 Y 용액 최대흡광도는 484.579~486.775nm에서 0.81, 4.45mg/L의 Y 용액 최대흡광도는 488.091~488.968nm에서 0.544, 2.22mg/L의 Y 용액 최대흡광도는 485.458~489.845nm에서 0.29로 나왔다.
이산화탄소의 분자량
HPLC에 의한 아데닌과 카페인 분리
