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[일반화학및실험] 물탑쌓기 결과레포트

실험제목:물탑 쌓기실험 조:실험 일자:실험 목적:밀도의 개념을 이해하고, 밀도가 서로 다른 용액을 제조하여 여러 층의 탑을 쌓아 밀도의 상대적 크기를 비교한다.시약 및 기구:시약: 설탕, 물감, 증류수기구: 저울, 약수저, 시험관, 유리막대, 파스퇴르 피펫(설탕, 물감, 증류수는 유해성과 위험성이 없다.)실험 이론:-밀도=단위 부피당 물질의 질량[g/ml]=질량/부피(예외. 물은 액체보다 고체의 밀도가 작다->이유: 수소결합 때문)-수소결합: N, O, F 등과같이 전기음성도가 큰 원자의 비공유 전자쌍과 -COOH, -OH, -NH2 등과 같이 산성도가 큰 수소 원자 사이에 발생하는 화학적 결합(얼음은 물분자들이 육각형 구조를 이룸으로써 공간이 최대가 되어 물보다 밀도가 작아지게 된다. 반면, 물은 육각형 구조가 끊어지면서 부피가 작아지게 되어 밀도가 커지게 된다.)온도에 따른 밀도 변화 그래프4도씨에서 밀도가 최대가 되는 이유: 4도에서 부피가 최소가 되므로 밀도가 최대가 된다.-비중: 어떤 물질의 질량과 그 물질과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량 비율(비중은 상대적인 값이기 때문에 단위가 없다.)표준물질: 고체, 액체-1atm, 4도씨 물기체-1atm, 0도씨 공기밀도 차이의 예: 아르키메데스의 원리, 좋은 볍씨 고르기주의사항:파스퇴르 피펫은 색깔 별로 구분해서 사용한다.액체를 너무 빨리 떨어뜨리면 앞에 넣었던 액체와 섞일 수가 있으므로 시험관 벽면을 타고 흘리면서 천천히 넣어준다.실험방법:밀도가 다른 설탕 용액 만들기비커에 각각 40ml의 물을 담는다.물에 담긴 비커에 각각 0g, 5g, 10g, 15g의 설탕을 넣고 번호를 붙인다.설탕을 완전히 녹인 비커에 각각 다른 색의 물감을 섞는다물탑 쌓기시험관에 파스퇴르 피펫을 이용하여 서로 다른 색깔의 용액을 2가지씩 천천히 넣고 밀도의 차이를 확인한다.밀도가 높은 순서대로 시험관에 물탑을 쌓아 색깔 별로 다른 층이 생긴 것을 확인한다.실험결과:섞은 용액밀도가 높은 용액노랑/ 녹색노랑녹색/ 파랑파랑빨강/ 녹색빨강파랑/ 노랑파랑빨강/ 노랑빨강파랑/빨강빨강밀도가 높은 순서빨강> 파랑> 노랑> 녹색고찰:참고문헌:일반화학실험, 동국대학교 화학과 화학실험실 편저, 녹문당, 2020.동국대학교 화학과 일반 화학 및 실험1 물탑쌓기 PPT Hyperlink "http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo" http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo

자연과학| 2022.12.20| 3페이지| 2,000원| 조회(158)

비중, 수소결합, 밀도, 실험레포트, 결과레포트, 일반화학및실험, 물탑쌓기

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[일반화학및실험] 화학정원 결과레포트

실험제목:화학 정원실험 조:실험 일자:실험 목적:규산 소듐 용액에서 금속 염의 변화 모습을 관찰하고, 금속 염이 성장하는 원리인 삼투현상을 이해한다.시약 및 기구:시약: Na2SiO3 : H2O = 1 : 4 용액, 여러 가지 금속 염의 수화물 (CuSO4∙5H2O, Cu(NO3)2∙3H2O, Fe2(SO4)3∙xH2O, Fe(NO3)3∙9H2O, CoSO4∙7H2O, Cr(NO3)3∙9H2O)기구: 파스퇴르 피펫. 러버, 약수저, 바이알, 유리막대, 핀셋, 비커Na2SiO3독성: 흡입, 섭취, 피부 접촉시 심각한 부상 및 사망을 초래할 수 있음.용융물질과 접촉 시 피부와 눈에 심각한 화상을 입힐 수 있음.CuSO4∙5H2O접촉 시 피부와 눈에 화상을 입힐 수 있음.물질의 흡입은 유해할 수 있음.환경으로 배출하면 수생생물에 매우 유독함.Cu(NO3)2∙3H2O화재를 강렬하게 함 ; 산화제증기, 물질의 흡입, 섭취, 접촉은 심각한 상해, 화상, 사망을 초래할 수 있음.접촉 시 피부와 눈에 화상을 입힐 수 있음.물질의 흡입은 유해할 수 있음.환경으로 배출하면 수생생물에 매우 유독함.Fe2(SO4)3∙xH2O접촉 시 피부와 눈에 화상을 입힐 수 있음.물질의 흡입은 유해할 수 있음.Fe(NO3)3∙9H2O화재를 강렬하게 함 ; 산화제CoSO4∙7H2O접촉 시 피부와 눈에 화상을 입힐 수 있음.물질의 흡입은 유해할 수 있음.환경으로 배출하면 수생생물에 매우 유독함.Cr(NO3)3∙9H2O)화재를 강렬하게 함; 산화제알레르기성 피부 반응을 일으킬 수 있음호흡기계 자극을 일으킬 수 있음실험 이론:-화학 정원: 색깔을 나타내는 금속 염의 수화물을 규산 소듐 수용액에 넣으면 금속 염이 변화하여 꽃밭처럼 보이게 되는데 이것을 화학 정원이라고 한다.-삼투 현상: 반투막을 통해 농도가 다른 용액을 접촉시켰을 때, 용매 분자가 묽은 용액에서 진한 용액으로 선택적으로 이동하는 현상 (예: 식물 뿌리 세포와 토양 사이, 배추를 절일 때)-반투막: 용매의 이동은 가능하나, 용질의 이동은 불가능한 막 (예: 세포막, 과일껍질)-삼투압: 삼투 현상을 멈추게 하는 데 필요한 압력()-화학 정원의 원리MX: 금속 염Na2SiO3: 규산 소듐 (물유리)MSiO3: 금속 규산 염 -> 반투막을 형성한다.삼투현상에 의해 물이 반투막 안으로 이동삼투압이 커서 막의 위가 터지면 금속 염 용액이 흘러나옴.다시 금속 염이 규산 소듐과 반응하여 반투막 형성앞의 과정이 반투막의 내부와 외부의 농도가 같아질 때까지 반복여러 가지 금속 염의 수화물(수화물: 일정한 수의 물 분자들이 붙어 있는 화학물)주의사항:실험에 사용되는 시약들은 유해한 중금속이므로 보호장갑을 착용하고, 폐기시에는 꼭 폐수통을 이용한다.시약이 오염되지 않도록 주의한다.염이 용액 속에 가라앉지 않을 때에는 유리막대 등으로 눌러준다.용액을 담을 때 금속 염이 흩어지지 않도록 바이알 벽면으로 조심스럽게 채운다.실험방법:각 금속 염을 핀셋으로 바이알에 소량 씩 덜어서 떨어뜨린다.묽힌 규산 소듐 용액으로 바이알을 채운다.각 금속 염의 변화를 관찰한다.실험결과:금속 염색깔반응 후 색금속 염의변화 속도화학식이름CuSO4∙5H2O오수화 황산 구리(Ⅱ)밝은 파란색하늘색중간Cu(NO3)2∙3H2O삼수화 질산 구리(Ⅱ)파란색옥색빠름Fe2(SO4)3∙xH2O수화 황산 철(Ⅲ)흰색노란색-주황색중간Fe(NO3)3∙9H2O구수화 질산 철(Ⅲ)무색투명주황색-붉은색중간CoSO4∙7H2O칠수화 황산 코발트(Ⅱ)주황색보라색-푸른색빠름Cr(NO3)3∙9H2O구수화 질산 크로뮴(Ⅲ)검정색풀색느림고찰:이 실험에서는 여러 가지 금속염이 삼투압 현상으로 성장하는 것을 관찰하였다.실험을 통해 알게 된 사실 4가지가 있다.첫째, 병 속의 금속염들이 위로 자라는 이유에 대해 알게 되었다. 결정의 윗부분의 압력이 더 약하기 때문에, 반투과성 막이 압력을 받아 터질 때 약한 부분인 윗부분이 터진다.둘째, 결정은 언제까지 자라는지에 대해 알게 되었다. 금속염이 다 녹아서 더 이상 규산 소듐 용액과 반응할 수 없을 때까지 자란다.셋째, 삼투현상은 몰농도와 온도에 의존한다는 사실을 알게 되었다. 삼투압의 방정식과 몰농도의 방정식을 살펴보면 (, 이다. 그렇기에 금속염과 규산 소듐 용액 사이 반응은 실험실 온도가 높을수록, 규산 소듐의 몰농도가 높을수록 삼투압 현상이 빠르게 일어나게 되어 실험 반응 속도가 빨라지게 된다.넷째, 여러 가지 금속염들의 성장 속도에 차이가 있다는 사실을 알게 되었다. 그 이유는 금속의 반응성(이온화 경향성) 차이 때문이다. 그렇기에 실험에서 사용한 금속염들의 변화 순서를 추측하여 상대적 반응 속도 순서를 나열해볼 수 있다. 실험에서 사용한 금속염은 CuSO4∙5H2O, Cu(NO3)2∙3H2O, Fe2(SO4)3∙xH2O, Fe(NO3)3∙9H2O, CoSO4∙7H2O, Cr(NO3)3∙9H2O으로 총 6가지이다. 금속염의 금속 부분만 확인해보면, Cu, Fe, Co, Cr이다. 이 금속들의 반응성(이온화 경향성) 순서는 Cr> Fe> Co> Cu이다. 이온화 경향성이 큰 금속일수록 이온화 되고자 하는 성질이 상대적으로 크기 때문에 규산 소듐 용액과의 반응이 느려진다. 이러한 이유 때문에 화학정원 실험에서 Cu가 속한 금속염의 반응 속도가 가장 빠르고 Cr이 속한 금속염이 반응이 가장 느리다고 예측할 수 있다. 실제 실험 결과를 확인해보면 금속 염의 변화 속도가 금속의 반응성 차이에 맞게 잘 나온 것을 볼 수 있다.참고문헌:일반화학실험, 동국대학교 화학과 화학실험실 편저, 녹문당, 2020.동국대학교 화학과 일반 화학 및 실험1 화학정원 PPT. Hyperlink "http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo" http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfohttps://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A7%88%EC%82%B0_%EA%B5%AC%EB%A6%AC(II)https://m.blog.naver.com/ihyeo55/221296595685https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=papers&logNo=140199740051&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F

자연과학| 2022.12.20| 5페이지| 1,000원| 조회(501)

색, 실험레포트, 결과레포트, 화학정원, 일반화학및실험, 변화속도, 금속염, 규산소듐..

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[일반화학및실험] 크로마토그래피 결과레포트

실험제목:크로마토그래피실험 조:실험 일자:실험 목적:시료가 이동상과 고정상에 분배되는 성질을 이용하여 혼합물에 포함된 성분들을 각각의 단일 성분으로 분리한다. 미지시료 속에 포함된 성분들을 분리하고 각 성분을 확인함으로써 크로마토그래피의 원리를 이해한다.시약 및 기구:시약: 메틸오렌지. 메틸레드, 브로모티몰블루, 아스피린, n-부탄올, 에탄올, 암모니아수, 아세트산기구: TLC판, 삼각플라스크, 전개통, 사포, 모세관, 연필메틸오렌지-삼키면 유독함-피부에 자극을 일으킴-눈에 심한 자극을 일으킴-호흡기계 자극을 일으킬 수 있음메틸레드-수생생물에 매우 유독함-장기적인 영향에 의해 수생생물에게 유독함브로모티몰블루-피부에 자극을 일으킴-눈에 심한 자극을 일으킴아스피린-삼키면 유해함n-부탄올-인화성 액체 및 증기-삼켜서 기도로 유입되면 유해할 수 있음-피부에 자극을 일으킴-눈에 심한 자극을 일으킴-졸음 또는 현기증을 일으킬 수 있음에탄올-고인화성 액체 및 증기-눈에 심한 자극을 일으킴-졸음 또는 현기증을 일으킬 수 있음-암을 일으킬 수 있음암모니아수-금속을 부식시킬 수 있음-삼키면 유해함-피부에 심한 화상과 눈 손상을 일으킴-눈에 심한 손상을 일으킴-수생생물에 매우 유독함아세트산-인화성 액체 및 증기-금속을 부식시킬 수 있음-피부와 접촉하면 유해함-피부에 심한 화상과 눈 손상을 일으킴-눈에 심한 손상을 일으킴실험 이론:물질의 종류크로마토그래피(Chromatography): chroma(color: 색) + graphein(write: 쓰다)-혼합물을 고정상이나 이동상의 친화도에 따른 차이를 이용하여 분리하는 방법-미량으로 얻어진 물질의 분리와 정제를 위해 흔하게 사용구성-고정상: 분리나 정제될 물질이 올려지는 지지체로 일종의 흡착제-이동상: 고저상에 올려진 물질을 이동시키는 수단으로, 보통 혼합용매를 사용TLC (Thin layer chromatography)-유리판에 실리카겔, 산화 알루미늄 등과 같은 얇은 막을 입힌 판-실리카겔이나 알루미나는 강한 극성을 띠는 고정상-> 극성물질과 강하게 상호작용TLC의 특징-간편성: 간편한 방법으로 단시간 내에 물질 분석 가능-순물질의 확인: 순수한 물질은 하나의 점이 나타난다. 혼합물은 구성물 개수만큼의 점이 나타난다.-분석물 비교: 물질마다 일정한 전개 용매 하에서 특정한 Rf값을 나타내므로 정성 또는 정량 분석을 할 수 있다.극성-원자들의 전기음성도 차이로 인한 공유 전자쌍의 치우침 정도-분자에서 결합된 원자의 배열에 의해 결정-극성분자: 분자의 쌍극자 모멘트 벡터 합이 0이 아닌 경우-비극성분자: 분자의 쌍극자 모멘트 벡터 합이 0인 경우Rf(Retention factor: 머무름 인자)-같은 이동상에서 전개되는 시료들의 Rf값은 물질에 따라 다르다. (같은 이동상에서 같은 물질일 경우 같은 Rf값을 갖기 때문)-> 정성분석의 기초-시료의 이동거리(b)를 용매의 이동거리(a)로 나눈 값-미지시료의 확인은 반드시 이미 확인된 같은 표준화합물을 동시에 전개시켜 확인해야 한다.주의사항:전개용매는 미러 넣고(약 1.0ml), 점이 용매에 잠기지 않도록 한다.전개용매는 약산, 강염기이므로 직접 냄새를 맡지 않도록 주의한다.TLC판에 표시할 때는 꼭 연필로 한다. (샤프는 안됨)전개 중 전개통의 뚜껑을 꼭 덮는다.점적 시 점이 퍼지지 않게 한다.TLC판을 맨손으로 만지지 않는다. (반드시 비닐장갑 착용)실험방법:TCL판의 밑에서 1cm 정도 위치에 연필로 선을 긋고 모세관을 이용하여 시료를 각각 한 방울씩 점적한다.TCL을 전개시킨다.(전개 용매의 깊이는 1cm 이하이어야 하며, 뚜껑은 꼭 덮는다.)전개용매 A가 위쪽에 거의 도달하였을 때 꺼내어 연필로 표시한 후 꺼내어 말린다.전개 용매B도 위와 같은 방법에 따라 실험을 진행한다.실험결과:전개용매AMRMOBTBAspirin미지시료점적 색깔붉은색주황색진노란색무색연노란색Rf2.3cm/3.6cm=0.642.6cm/3.6cm=0.723.45cm/3.6cm=0.961.75cm/3.6cm=0.49(실험영상에서 나오지 않음)전개용매BMRMOBTBAspirin미지시료점적 색깔붉은색주황색진노란색무색연노란색Rf2.95cm/3.5cm=0.842.3cm/3.5cm=0.663.1cm/3.5mc=0.893.3cm/3.5cm=0.94(실험영상에서 나오지 않음)미지시료의 조성: BTB, Aspirin고찰:크로마토그래피 실험을 통해 그 원리에 대해 알아본 후 미지시료 속 성분을 구해보았다. 크로마토그래피의 원리는 혼합물을 고정상이나 이동상의 친화도에 따른 차이에 다른 분리이다.이 실험을 통해 알게 된 사실 6가지가 있다.첫째, 모세관 사용시 깨지지 않도록 주의해야 한다. 워낙 가늘기 때문에 강한 힘을 가할 경우 쉽게 깨질 수 있다.둘째, 점적해야 하는 시료가 전개액 당 5개씩 있기 때문에 혼선이 없도록 주의해야 한다. 또한, 아스피린은 무색으로 제대로 닦였는지. 찍혔는지 알 수 없기에 이에 주의할 필요가 있다.셋째, UV램프는 254nm의 파장으로 사용된다. 사용하는 이유는 시료들의 위치를 확인하기 위해서이다. 시료 중에는 이중결합이 교대로 연결되어 있는 분자가 있는데, 이들을 짝 이중결합되었다고 한다. 짝 이중결합의 길이가 긴 분자는 가시광선 영역에서 관찰이 가능하고, 짧은 분자는 자외선 영역에서 관찰할 수 있다.넷째, TLC판에 표시할 때는 꼭 연필을 사용해야 하는 이유에 대해 알게 되었다. 그 이유는 샤프와 같은 끝이 뽀죡한 기구는 TLC판을 상처입히기 때문에 제 기능을 못하게 만든다. 그래서 연필을 이용하여 이동한 시료의 위치를 표시한다.다섯째, 전개액의 증발을 막아야 하는 이유에 대해 알게 되었다. 그 이유는 전개 용액의 휘발 정도가 달라 용매가 증발하여 전개통 내부의 전개용매의 조성이 일정하지 않게 된다.여섯째, 이 실험에서 고정상은 TLC판, 이동상은 n-부탄올, 아세트산이 전개액으로 이용되었다.. TLC판은 극성을 띠므로 극성물질과 강하게 상호작용한다. n-부탄올, 아세트산은 극성을 띠는데 만약 전개액이 비극성이었다면 서로 간의 상호작용이 극성보다는 덜하여 TLC판을 올라가는 속도가 더 높았을 것이다.미지시료는 BTB와 아스피린으로 조성되어 있다고 예측할 수 있었다. 첫째, 혼합된 미지시료의 개수를 확인하였다. 미지시료가 전개된 것을 확인해보면 두개로 분리된 것을 볼 수 있다. 이로써 2개의 시료로 혼합되어 있다는 것을 예측할 수 있었다. 둘째, 2개의 시료의 정체를 밝혀야 했다. 전개용액A, B의 결과 사진에서 Rf의 값과 유사한 시료를 찾았더니 BTB, 아스피린이라고 예측할 수 있었다.미지시료의 조성을 예측할 수 있는 실험 결과를 얻었기 때문에 실험은 큰 오차 없이 잘 진행되었다고 판단된다.참고문헌:일반화학실험, 동국대학교 화학과 화학실험실 편저, 녹문당, 2020.동국대학교 화학과 일반화학 및 실험 크로마토그래피 PPT Hyperlink "http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo" http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo Hyperlink "https://blog.naver.com/oilwell124/222190302300" https://blog.naver.com/oilwell124/222190302300

자연과학| 2022.12.20| 4페이지| 1,000원| 조회(219)

크로마토그래피, TLC, 실험레포트, 결과레포트, 고정상, 이동상, 일반화학및실험

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[일반화학및실험] 반응열과 헤스의 법칙 결과레포트

실험제목:반응열과 헤스의 법칙실험 조:실험 일자:실험 목적:화학 반응 시의 에너지의 변화를 열량계를 이용하여 측정하고 헤스의 법칙 (총 열량 일정의 법칙)을 이해한다.시약 및 기구:시약: 0.5 M NaOH, 0.5 M HCl, NaOH(s), 0.25 M HCl기구: 열량계 (calorimeter), 100 ml 비커 (beaker), 온도계 (thermometer), 눈금실린더 (graduated cylinder) 3개, 저울 (balance)NaOH-금속을 부식시킬 수 있음-독성: 흡입, 섭취, 피부 접촉 시 심각한 부상 및 사망을 초래할 수 있음-용융물질과 접촉 시 피부와 눈에 심각한 화상을 입힐 수 있음HCl-피부에 심한 화상과 눈 손상을 일으킴-피부에 심한 화상과 눈 손상을 일으킴-고압가스 포함 ; 가열하면 폭발할 수 있음-일부 물질은 흡입, 섭취, 피부흡수 시 유독하거나 치명적일 수 있음-증기는 매우 자극적이고 부식성이 있음-화재 시 자극성, 부식성, 독성 가스를 발생할 수 있음-수생생물에 매우 유독함실험 이론:계와 주위(계+주위=우주)-계(system): 관심을 (관찰을 하는) 가지고 있는 대상-주위(surrounding): 계 이외의 모든 환경엔탈피와 상태함수-상태함수: 계의 상태가 변할 때 과정에는 상관없이 계의 초기 상태와 최종 상태에만 관련(예: 에너지, 온도, 압력, 부피, 엔탈피 등)-엔탈피(H): 일정한 압력하에서 계의 내부에너지와 계기 주위에 한 일에 해당하는 에너지의 합-반응엔탈피 △H = H (생성물) – H (반응물)발열반응과 흡열반응-발열반응(△H0): 반응이 진행되면서 열을 흡수(주변 온도 하강)발열반응흡열반응헤스의 법칙(총 열량 일정의 법칙): 반응의 총 엔탈피 변화는 반응이 일어나는 과정에 관계없이 일정하다(->엔탈피는 상태함수이므로)열계량법: 열량계로 열량변화를 측정하는 방법(반응의 열량 q을 측정하여 △H를 실험적으로 계산할 수 있다.) (△H = -qrxn)열량(q): 물질의 온도를 높이는데 필요한 열의 양(J)열: 일정한 양의 물질의 온도를 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량 (J/℃)비열(S): 물질 1g의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량 (J/g℃)주의사항:NaOH(s)는 공기 중에 노출되면 공기 중의 수분을 흡수하므로 반응 용기에 최대한 빨리 옮겨야 함.NaOH(s)는 강한 염기성을 가지므로 손으로 만지지 말아야 함.HCl(aq), NaOH(aq)는 각각 강산, 강염기 용액이므로 취급 시 주의하여야 함.열량계를 흔들 때, 열량계의 금속막대를 이용하며, 열량계 내의 용액이 넘치지 않게 주의하고 최고온도로 올라갈 때까지 뚜껑을 열지 않을 것(열린계가 되어 오차가 커진다.)실험방법:반응 1 (ΔH1): NaOH(s) + HCl(aq)NaOH(s) + H+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq)100ml 비커의 무게를 잰다.0.25M HCl 50ml를 비커에 넣고 열량계에 넣은 후 온도를 측정한다.NaOH 0.5g을 측정하여 비커에 넣고 흔들어 녹인다.용액의 최고 온도를 기록한다.“용액 + 비커”의 무게를 측정한다.반응열을 계산한다.반응 2의 반응열 측정 (△H2)NaOH(s) Na+(aq) + OH- (aq) (△H2)빈 100ml 비커의 무게를 잰다.물 50ml 무게를 잰 빈 100ml 비커에 넣는다.비커에 열량계를 넣고 열량계 뚜껑을 꼭 닫은 후 온도를 측정한다.NaOH 0.5g을 측정하여 비커에 넣고 열량계의 금속막대를 위아래로 흔들어 녹인다.용액의 최고 온도를 기록한다.“용액 + 비커”의 무게를 측정한다.반응열을 계산한다.반응 3의 반응열 측정 (△H3)Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq) (△H3)빈 100 ml 비커의 무게를 잰다.0.5 M HCl 25 ml를 무게를 잰 빈 100 ml 비커에 넣는다.비커를 열량계에 넣고 열량계 뚜껑을 꼭 닫은 후 온도를 측정한다.눈금실린더에 0.5 M NaOH 25 ml를 넣고 2번 HCl의 온도와 같아질 때린다.NaOH 용액을 열량계 안의 HCl 용액에 쏟아 넣고 열량계의 금속막대를 위아래로 흔들어 두 용액을 섞는다.용액의 최고 온도를 기록한다.“용액 + 비커”의 무게를 측정한다.반응열을 계산한다.실험결과:반응1NaOH(s) + H+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq) (△H1)100ml 비커의 무게 W1 (g)73.23 g0.25M HCl의 온도 T1 (℃)20.0 ℃NaOH의 무게 (g)0.50 g상승한 최고 온도 T2 (℃)24.0 ℃비커 + 용액의 무게 W2 (g)124.44 g용액의 무게 W3 = W2 – W1124.44 g - 73.23 g = 51.21 g온도 변화 △T = T2 – T124.0 ℃ - 20.0 ℃ = 3.0 ℃비커에 의해 흡수된 열량 (J)(0.840 J/g℃)ⅹ(73.23 g)ⅹ(3.0℃)= 184.54 J용액에 의해 흡수된 열량 (J)(4.18 J/g℃)ⅹ(51.21 g)ⅹ(3.0℃)= 642.17 J반응1에서 방출된 열량 (J)826.71 JNaOH 몰수 (mol)0.0125 molNaOH 1몰당 반응열 △H1 (J/mol)-66136.8 J/mol반응2NaOH(s) Na+(aq) + OH- (aq) (△H2)100ml 비커의 무게 W1 (g)59.32 g물의 온도 T1 (℃)20.2 ℃NaOH의 무게 (g)0.50 g상승한 최고 온도 T2 (℃)22.4 ℃비커 + 용액의 무게 W2 (g)109.72 g용액의 무게 W3 = W2 – W1109.72 g - 59.32 g = 50.4 g온도 변화 △T = T2 – T122.4 ℃ - 20.2 ℃ = 2.2 ℃비커에 의해 흡수된 열량 (J)(0.840 J/g℃)ⅹ(59.32 g)ⅹ(2.2℃)= 109.62 J용액에 의해 흡수된 열량 (J)(4.18 J/g℃)ⅹ(50.4 g)ⅹ(2.2℃)= 463.48 J반응1에서 방출된 열량 (J)573.10 JNaOH 몰수 (mol)0.0125 molNaOH 1몰당 반응열 △H2 (J/mol)-45848 J/3Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq) (△H3)100ml 비커의 무게 W1 (g)63.79 g용액(NaOH와 HCl)의 온도 T1 (℃)21.0 ℃상승한 최고 온도 T2 (℃)23.5 ℃비커 + 용액의 무게 W2 (g)114.61 g용액의 무게 W3 = W2 – W1114.61 g - 63.79 g = 50.82 g온도변화 △T = T2 – T123.5 ℃ - 21.0 ℃ = 2.5 ℃비커에 의해 흡수된 열량 (J)(0.840 J/g℃)ⅹ(63.79 g)ⅹ(2.5 ℃)= 133.96 J용액에 의해 흡수된 열량 (J)(4.18 J/g℃)ⅹ(50.82 g)ⅹ(2.5 ℃)= 531.07 J반응1에서 방출된 열량 (J)665.03 JNaOH 몰수 (mol)0.0125 molNaOH 1몰당 반응열 △H3 (J/mol)-53202.4 J/mol△H1과 △H2 + △H3의 반응열 비교△H1 (J/mol)66136.8 J/mol△H2 + △H3 (J/mol)45848 J/mol + 53202.4 J/mol= 99050.4 J/mol차이 (J/mol)32913.6 J/mol△H1, △H2, △H3의 이론값 비교이론값실험값△H1 (J/mol)-100300 J/mol-66136.8 J/mol△H2 (J/mol)-44500 J/mol-45848 J/mol△H3 (J/mol)-55800 J/mol-53202.4 J/mol고찰:이번 실험은 반응 3가지를 통해 얻은 반응열을 헤스의 법칙에 따르는지 확인하고 이를 이해하는 것이 목적이었다.실험을 통해 알게 된 3가지 사실이 있다.첫째, NaOH는 강염기로 다른 물질을 잘 부식시키는 특성을 가지고 있다는 사실을 알게 되었다. 단백질도 가수분해하기 때문에 우리는 실험에서 직접 피부에 닿으면 안 되었다. 그래서 실험 시 실험장갑과 보안경을 꼭 착용해야 되었다.둘째, 조해성에 대해 알게 되었다. 조해성은 공기 중의 수증기를 흡수하여 스스로 녹는 성질을 말한다. 이번 실aOH가 조해성이 강하기 때문에 NaOH를 빨리 용액에 넣어야 되었다.셋째, 헤스의 법칙에 대해 알게 되었다. 반응의 총 엔탈피 변화는 반응이 일어나는 과정에 관계없이 일정하다는 사실을 알게 되었다. 그 이유는 엔탈피는 상태함수이기 때문이다.실험 결과를 확인해보면, 실험값 △H1, △H2, △H3이 이론값과 같지 않다. 그렇기에 헤스의 법칙에 해당하는 식 △H1 = △H2 + △H3 역시 성립하지 않는다. 실험에서 오차가 발생하였기 때문에 이러한 결과가 나왔다. 오차가 생긴 원인을 생각해볼 수 있다.첫째, 전자 온도계가 아니었기 때문에 오차가 발생했을 것이다. 우리 눈으로 확인하여 온도를 측정하였기 때문에 인적 오차가 발생하였을 가능성이 높다.둘째, NaOH가 반응에 모두 참여하지 못했을 수도 있다. NaOH는 조해성이 강한 물질이기 때문에 용액에 빠르게 넣었어야 한다. 하지만 소량의 NaOH가 종이에 달라붙어 반응에 참여하지 못했을 수도 있다.셋째, 실험기구에서 열 손실이 일어나 반응열에서 오차가 생겼을 수도 있다. 열 손실을 완벽하게 차단하기 어렵다.넷째, 액체 및 고체를 옮기는 과정에서 물질의 잔여가 발생하여 오차가 생겼을 수도 있다.이외에도 다양한 오차 원인들이 존재할 수 있다. 이러한 오차를 줄이기 위한 방법을 고려해볼 수 있다. 일단, NaOH를 이용 시 정확하고 신속한 실험진행이 필요하다. 이러한 실험 능력은 많은 실험 경험을 통해 키울 수 있다. 또한, 인적 오차가 발생할 수 있는 상황을 최대한 줄이면 오차를 줄이는데 도움이 될 것이다. 그래서 사람이 측정하고자 하는 것을 기기가 대체 가능하면 그 기기를 이용하면 좋다. 그리고 정확도가 높은 기기를 사용하면 오차를 줄일 수 있다.참고문헌:일반화학실험, 동국대학교 화학과 화학실험실 편저, 녹문당, 2020.동국대학교 화학과 일반화학 및 실험1 반응열과 헤스의 법칙 PPT Hyperlink "http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo" http://msds.kosha.or.kr/MSD

자연과학| 2022.12.20| 6페이지| 1,000원| 조회(171)

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[일반화학및실험] 기체상수의 결정 결과레포트

실험제목:기체 상수의 결정실험 조:실험 일자:실험 목적:기체 상수는 화학에서 여러 중요한 기본 상수 중의 하나이다. 이 실험에서는 일정량의 산소 기체를 발생시켜, 기체의 상태를 기술하는 데 필요한 기본 상수인 기체상수의 값을 계산해본다.시약 및 기구:시약: MnO2, KClO3기구: 토치, 파라필름, 500ml 비커, 알코올램프, 500ml 삼감플라스크, 시험관, 핀치클램프, U자관, 100ml 눈금실린더, 저울, 유리막대, 온도계, 약수저MnO286.94 g/molKClO3의 산소발생 반응에서 정촉매로 작용-삼키면 유해함-흡입하면 유해함-특정 표적장기 독성 (1회 노출)"기니피그를 이용한 흡입독성시험 결과24h, 백혈구 수의 증가, 대식세포의 50%는 탐식입자를 포함. 폐 내부의 MnO2 제거는 7일 만에 일어남.빠르게 사라짐흡입 시 폐포를 향하여 하부기도를 관통하여 폐렴, 폐렴 및 기관지염 및 호흡곤란 유발"※표적장기 : 호흡기-특정 표적장기 독성 (반복 노출)"표적장기: 뇌 흡입 기니피그를 이용한 반복흡입독성 시험 결과28일, 대식세포수의 약간의 증가가 관찰됨. 백혈구 수의 증가, 염증 지수의 증가가 확인됨.20mg/m3만성적 노출 시(6개월~24개월) 중추신경계 관련 질환(manganism, 망간중독)이 유발된다고 보고됨. 저농도에서 만성적 노출 시 뇌세포에 부영향을 끼치며, 떨림, 경련, 피로, 식욕부진 및 무력증 유발노출 시 파킨슨 병과 유사한 운동완서성 강직 증후군 관찰됨( bradykinetic-rigid syndrome)KClO3122.55 g/mol녹는점: 368 ℃비중: 2.32-가열하면 산소기체를 발생하며 염화포타슘 (KCl)으로 변화화재를 강렬하게 함 ; 산화제실험 이론:-이상 기체 상태 방정식(PV=nRT): 기체의 양, 온도, 부피, 압력 사이의 관계를 나타내는 식-이상기체: 어떤 조건에서도 이상 기체 상태 방정식이 잘 적용되는 가상적인 기체(1) 기체 전체 부피 중에서 분자의 크기는 무시할 수 있을 만큼 작다.(2) 이상 기체는 분자 간 인력이나 반반력이 작용하지 않는다.(3) 온도가 0K가 되면 기체의 부피는 0이어야 하며 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례한다.(※ 실제기체: 분자의 크기를 무시할 수 없으며 분자 간 상호작용을 한다. 높은 온도, 낮은 압력 하에서 이상기체의 성질에 가까워진다.)기체의 양과 온도, 부피, 압력들의 관계는 기체 상태방정식에 의하여 주어지고, 대부분의 기체는 높은 온도와 낮은 압력에서 이상 기체 상태 방적식을 만족한다.R은 기체상수라고 불리우는 기체의 상태를 기술할 때 사용되는 기본 상수이다. 이 실험에서는 산소 기체의 압력(P), 부피(V), 몰수(n), 온도(T)를 측정하여 이상기체 상태방적식으로부터 기체상수(R)을 계산한다.P V = n R TP: 압력 (pressure[SI unit: 1 atm = 760 mmHg]V: 부피 (volume)[SI unit: 1 L = 1000 ml]n: 몰수몰수 (mol) = 질량 (g)/ 분자량 (g/mol)R: 기체상수R = 8.31451 J/mol·K = 0.0820578 atm·L/mol·K = 62.364 Torr·L/mol·KT: 온도 (Temperature)절대온도 K (섭씨온도 (℃) + 273.15)반응식- KClO3KClO3을 가열하면 산소 기체가 발생하고 KCl이 고체로 남는다. 그러므로 기체의 무게가 감소할 정도를 알면 발생된 사소 기체의 몰수를 계산할 수 있다.-MnO2MnO2는 산소 발생 반응에 촉매로 작용하여 산소 기체의 발생을 촉진시키고 그 자신은 변화하지 않는다.이 실험에서 산소 기체의 부피는 그림1과 같은 장치에서 발생한 산소 기체에 의하여 밀려나간 물의 부피로 계산한다. 그러나 산소 기체와 함께 수증기도 같이 들어 있기 때문에 산소 기체의 압력은 부록의 표를 이용해서 수증기의 부분압력을 보정해주어야 한다.-돌턴의 부분압력(분압) 법칙기체 혼합물에서 각각의 기체는 팽창하여 용기 전체의 부피를 차지하고 있다. 그러므로 각각의 기체는 용기 벽에 압력을 가하고 있다. 각 기체의 압력을 그 기체의 부분압력이라고 한다. 즉, 혼합기체가 나타내는 전체 압력은 각 기체의 부분압력을 모둔 합친 것과 같다.-촉매(catalyst): 화학 반응에 참여하여 속도를 증가시키지만 그 자체는 아무런 화학변화를 일으키지 않는 물질 (균형을 맞춘 전체 화학 반응식에는 포함되지 않는다.)-정촉매: 활성화에너지를 낮춰 반응속도를 증가(예: KClO3의 산소 발생반응에서 MnO2)-부촉매: 활성화에너지를 높여 반응속도를 감소(예: 과산화수소의 산소 발생반응에서 인산)주의사항:발생한 기체가 새어나가지 않도록 파라필름을 이용하여 완벽히 막는다.(느슨하게 연결된 경우 터질 수 있음)U자관을 삼각 플라스크에 끼울 시 윗부분을 잡고 힘을 가하면 깨질 우려가 있으므로 반드시 고무마개 부분을 잡고 힘을 가한다.알코올 램프에 의한 화상에 주의한다.산소기체가 급격히 발생되지 않도록 유리막대를 이용하여 시료를 곱게 부수어 준 뒤, 시험관에 고루 퍼지게 한다.반응이 끝난 후, 시험관이 뜨거우니 식을 때까지 만지지 않는다.실험방법:500ml 삼각 플라스크에 물을 채우고 파라필름을 이용해 빈틈이 없도록 단단히 U자관을 연결한다.시험관에 1.0g KClO3와 0.2 MnO2를 넣은 뒤, 시험관 채로 무게를 잰다.유리막대로 시험관 속에서 시료가 골고루 퍼지게 한 후, 거의 수평이 되도록 파라필름을 이용하여 빈틈이 없이 유리관에 연결한다.알코올 램프를 좌우로 움직이며 시험관을 가열한다.산소가 발생하면 물이 밀려나오는데, 물이 더 이상 밀려나오지 않으면 알코올 램프를 끄고 핀치 클램프로 고무관을 잘 막아준다.비커에 밀려나온 물의 온도를 측정하고 증기압을 기록한다.밀려나온 물의 양을 눈금 실린더로 측정한다.반응이 끝난 시험관은 식은 다음 시험관 채로 무게를 잰다.U자관에 물을 채우고 그 물의 양을 눈금 실린더로 측정한다.실험결과:PV=nRTR = 8.31451 J/mol·K= 0.0820578 atm·L/mol·K= 62.364 Torr·L/mol·K가열 전 시험관의 무게 (g)21.214 g가열 후 시험관의 무게 (g)20,969 g발생된 산소의 무게 (g)21.214 g - 20,969 g = 0.245 g산소기체의 몰수 (mol)0.245 g / (32.00 g/mol) = 7.66ⅹ10^(-3) mol산소기체의 부피 (L)161.5 ml + 18.9 ml = 180.4 ml = 0.1804 L대기압 (mmHg)760 mmHg (1atm)물의 온도 (K)21℃ + 273 = 294 K물의 증기압 (mmHg)18.650 mmHg산소기체의 부분압력 (atm)(760mmHg-18.650mmHg)ⅹ1atm/760mmHg = 0.975atm기체상수 (atm∙L/mol∙K)R = PV/nT= 0.975atm∙0.1804L/{7.66ⅹ10^(-3) mol∙294K}= 0.0781 atm·L/mol·K고찰:‘기체 상수의 결정’ 실험은 이상 기체 상태 방정식을 이용하여 기체상수(R) 값을 계산해보는 것이었다. 이번 실험에서 알게 된 사실 4가지가 있다.첫째, 산소 기체는 물에 잘 녹지 않는다는 사실이다. 이러한 특징으로 인해 기체 상수를 구하기 위한 값들에 대한 정보를 얻을 수 있었다. 만약 산소 기체가 물에 잘 녹았다면, 연소 시 산소 기체를 발생시키는 KClO3는 이 실험에 적합하지 않았을 것이다. 산소와 같이 물에 잘 녹지 않는 기체에는 질소 기체도 존재한다. 그래서 질소 기체를 이용하여 기체 상수를 구하는 것도 가능하다.둘째, 이 실험에서 가열된 시험관은 꼭 식힌 후 측정해야 된다는 사실이다. 만약 식히지 않은 채 기체의 부피를 측정하면 더 큰 값이 측정되기 때문에 정확한 실험을 진행할 수 없기 때문이다.셋째, 산소의 부분 압력은 돌턴의 부분압력 법칙을 이용해 구해야 한다는 사실이다. 우리가 실험에서 구한 값들은 이상 기체 방정식에 대입하여 기체상수(R)를 구하기 위함이다. 그렇기에 산소 기체에 대한 압력 정보가 필요하여 돌턴의 부분압력 법칙을 이용하였다. 돌턴의 부분압력 법칙을 이용할 때에는, 기체 부피 측정 시 그 안에는 다른 기체가 없다고 가정해야 한다.넷째, MnO2가 정촉매로 작용했다는 사실이다. 정촉매를 사용함으로써 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 증가시킴으로써 실험 시간을 단축시킬 수 있었다. 이때, 실제로도 반응에는 아무런 영향을 주지 않았다. 정촉매와 부촉매를 실험에서 적절히 이용하면 실험에서 유용할 수 있다. 그렇기에 촉매의 원리와 촉매에 해당하는 물질들에 대해 알아 둘 필요가 있다.실험 결과를 확인해보면 기체상수가 0.0781 atm·L/mol·K로 계산되었다. 기체 상수의 이론값은 0.0820578 atm·L/mol·K으로 이번 실험에서 오차가 발생했음을 알 수 있다. 오차율은 4.82%이다. 오차가 발생한 원인은 다양하지만 그 중 몇 가지를 제시할 수 있다. 첫째, 산소 기체 분자는 입자인 실제 기체이기 때문에, 기체 분자 크기와 분자 사이 인력에 대한 압력 보정이 이상 기체 상태 방정식에서 필요하다.하지만 이를 고려하지 않고 이상 기체 상태 방정식에 값들을 넣어 기체 상수(R)을 구했기 때문에 오차가 발생하였다. 둘째, 시험관과 유리관 사이 파라 필름에서 기체가 새어 나갔을 수도 있다. 셋째, 인적 오차로 인한 실험 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차를 줄이기 위한 방법에는 이상 기체 상태 방정식이 아닌 반 데르 발스 상태 방정식을 이용하여 기체 상수를 구하는 방법이 있다. 더욱이 실험에서 요구하는 실험 방법을 정확하게 이해하고 지키도록 노력한다. 또한, 많은 실험경험을 통해 정확한 실험에 능숙해지도록 노력해야 한다. 그러면 실험에서 오차율을 줄일 수 있다.참고문헌:일반화학실험, 동국대학교 화학과 화학실험실 편저, 녹문당, 2020.동국대학교 화학과 일반화학 및 실험1 기체상수의 결정 PPT Hyperlink "http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo" http://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo

자연과학| 2022.12.20| 5페이지| 1,000원| 조회(157)

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