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아스피린 합성 결과레포트

실험제목아스피린 합성과목명화학 및 실험1영상 시청 날짜분반이름학번담당교수담당조교아스피린 합성1. 목적가. 아스피린의 간단한 합성을 통하여 화학량론을 이용한 화학반응을 이해하며, 화합물의 작용기에 따른 반응성을 경험한다.나. 아스피린 합성을 통해 한계반응물과 초과반응물을 이해하며, 퍼센트 수득률(% yield)을 계산한다.다. 해열제 또는 진통제로 사용되는 아스피린을 합성, 정제함으로써 일상생활에 가까이 있는 화학약품을 직접 제조하는 경험을 한다.2. 원리아스피린의 합성과정은 알코올과 카복실산이 반응하여 에스터가 생성되는 반응이다. 이 과정을 통하여 실생활에 매우 유익한 아스피린을 쉽게 합성할 수 있다. 아스피린은 아세틸 살리실산(acetyl salicylic acid)이라는 화합물로 방향족 벤젠 분자에 카복실기와 에스터기가 결합된 비교적 간단한 구조로 되어 있다.합성 의약품 중에서 가장 성공적인 것으로 알려진 아스피린은 유기산의 일종으로 값이 저렴한 살리실산에 결합되어 있는 작용기 -OH를 에스터화 반응(esterification)으로 변환시켜서 합성할 수 있다.RCO _{2} H`+`R ^{prime } OH`` rarrow RCO _{2} R ^{prime } `+`H _{2} O에스터화 반응은 산성용액에서 매우 빠르게 진행되며, 카복실산 대신에 카복실 무수물(carboxyl anhydride)을 사용하기도 한다. 실제 우리 실험은 카복실 무수물을 사용하여 진행한다.대부분의 에스터는 자연적으로 생성되며 꽃, 식물, 과일의 냄새와 맛을 내는 원인이다. 또한 공업적으로는 페인트, 광택제, 및 액체 아교 같은 물질을 녹이는 용매로서 사용된다. 에스터는 알코올을 유기산과 반응시키면 생성되고 추가로 물 분자가 생성된다. 에스터에 과량의 물과 촉매로 소량의 강산을 넣고 가열하면 다시 알코올과 산으로 쉽게 분해된다. 이번 아스피린의 합성 실험에서는 카복실 무수물로 아세트산 무수물(acetic anhydride)을 이용하고, 촉매로 인산을 사용한다. 아스피린의 합성은 다음과 같이 나타낼 수 있다.이번 실험에서 살리실산은 한계반응물로, 아세트산 무수물은 초과반응물로 반응시켜서 살리실산이 반응이 종결된 이후에는 남아 있지 않도록 반응시켜야 한다.합성한 아스피린은 불순물을 포함하고 있기 때문에 그대로 의약품으로 사용할 수 없고, 재결정 방법으로 정제하여야 한다. 순수한 아스피린의 녹는점은 135°C이다. 화학반응의 퍼센트 수득률(% yield)은 다음 그림을 이용하여 먼저 균형화학식을 쓰고, 화학양론을 이용하여 이론적 생성물의 양을 계산한 후 구할 수 있다.3. 기구 및 시약1) 기구50mL 삼각플라스크, 비커, 피펫, 교반자석, 교반기, 깔때기(funnel), water bath, 스탠드, 집게, 온도계, 여과지, 유리막대, 핀셋, glass filter, ice market, 얼음2) 시약살리실산, 인산(H _{3} PO _{4}), 초산무수물(acetic anhydride), 증류수, 다이에틸 에터(diethyl ether), 석유 에터(petroleum ether)4. 방법1) 아스피린 합성(1) 완전히 건조된 50mL 삼각플라스크에 살리실산 2.5xxxg을 화학저울로 측정하여 넣 는다.(2) 초산 무수물 3.0mL로 삼각플라스크 기벽에 묻은 살리실산을 씻어 내린다.(3) 촉매로는 85%인산을 소량(0.5mL) 가하고 교반자석을 조심스럽게 넣는다.(4) 삼각플라스크를 물중탕 장치에 넣고 가열한다. Hot plate dial 4를 넘지 않도록 주 의한다.(5) 온도를 80~85°C로 유지하면서 30분간 가열하여 반응을 완결시킨다.(6) 증류수 3mL를 조심스럽게 플라스크에 가하여 남아 있는 초산무수물을 분해시킨다.(7) 증기가 발생하다가 더 이상 발생하지 않으면 물중탕 장치에서 꺼내어 증류수 30mL 를 더 가하고 실온까지 냉각시킨다. 이때 아스피린 결정이 생기게 된다.(ice bath를 사용하면 결정이 빨리 생긴다.)(8) 생긴 결정을 감압 여과하여 걸러준다. 차가운 증류수를 이용하여 결정을 씻어준다.(9) 여과지 무게를 미리 측정하여 기록한 뒤 아스피린 결정을 일주일 동안 후드 및 데시 케이터에서 건조시킨다.(10) 다음 실험시간에 잘 말린 아스피린 무게를 측정하여 수득률을 계산하고, 녹는점을 측정한다. 또한 합성한 아스피린은 ‘TLC’ 및 ‘생활 속의 산-염기’실험 시료로 사용 된다.2) 아스피린 정제(1) 50mL 삼각플라스크에 합성한 아스피린 1.0g 정도를 넣고 다이에틸 에터(diethyl ether) 5mL를 가하여 완전히 녹인 후, 석유 에터(petroleum ether) 15mL를 조심 스럽게 한 방울씩 가한다(다이에틸 에터에 잘 녹지 않으면 물중탕으로 가열하여 녹 인 후, 그래도 녹지 않는 결정은 여과하여 제거).(2) 용액을 젓거나 흔들지 말고 가만히 놓아두어 결정이 생기도록 한다.(결정이 잘 생성 되지 않으면 얼음물에 담근다)(3) 생성된 결정을 glass filter를 사용하여 거르고 소량의 석유 에터로 씻은 후 건조시 킨다.(4) 재결합한 아스피린의 녹는점을 측정하고, 재결정 전의 아스피린의 녹는점 및 TLC와 비교한다.5. 주의사항1) 에터 화합물은 인화성 물질이므로 반드시 후드에서 취급한다.2) 아세트산 무수물은 식초와 유사한 냄새가 나고, 과량의 아세트산 무수물에 물을 가하여 분해시키면 뜨거운 증기가 발생하므로 조심해야 한다.3) 이 실험에서 합성한 아스피린은 순수하지 않으므로 절대로 복용하지 않도록 한다.4) 이번 실험에서 사용되는 물의 부피는 정량 실험이 아니므로 피펫을 사용하여 정확하게 취하지 않아도 된다.6. 결과 및 고찰1) 실험 결과(1) 1주일 동안 완전히 건조된 아스피린의 질량 측정하여 계산한 퍼센트 수득률가) 생성물의 이론적 수득률살리실산과 아세트산무수물이 반응하여 아스피린을 합성하는 반응식은 다음과 같다.C _{7} H _{6} O _{3} (s)+C _{4} H _{6} O _{3} (l) rarrow C _{9} H _{8} O _{4} (s)+C _{2} H _{4} O _{2} (l)즉 살리실산과 아스피린의 계수비는 1:1이므로, 한계반응물인 살리실산의 몰수가 곧 생성물 아스피린의 몰수이다. 살리실산의 몰질량은 138.12g/mol 이므로 살리실산 2.5548g의 몰수를 구하는 식은 다음과 같다. (유효숫자 규칙을 적용하였다.)살리실산`몰수= {2.5548g} over {138.12g/mol} =0.018497mol살리실산의 몰수가 0.018497mol이므로 생성되는 아스피린의 몰수도 0.018497mol임을 구해낼 수 있다. 이때 아스피린의 몰질량은 180.15g/mol이므로 생성되는 아스피린의 질량을 구하면 다음과 같다.(유효숫자 규칙을 적용하였다)생성되는`아스피린`질량=0.018497mol TIMES 180.15g/mol=3.3322g따라서 생성물의 이론적 수득률은 3.3322g이다.나) 생성물의 실제 수득률여과지가 포함된 아스피린의 무게는 3.3589g이고, 여과지만의 무게는 0.6744g이므로 말린 아스피린만의 무게는3.3589g-0.6744g=2.6845g라고 할 수 있다. 따라서 생성물의 실제 수득률은 2.6845g이다.가)와 나)에서 구한 값을 토대로 퍼센트 수득률을 구하면 다음과 같다.퍼센트`수득률= {생성물의`실제`수득률} over {생성물의`이론적`수득률} = {2.6845g} over {3.3322g} TIMES 100%=80.562%2) 고찰(1) 반응이 종결된 후 물을 가하는 이유이번 실험에서 살리실산은 한계반응물, 아세트산 무수물은 초과반응물로 반응시켰다. 따라서 반응이 종결되면 아세트산 무수물이 남아 있을 수밖에 없다. 이렇게 남아 있는 아세트산 무수물을 가수분해반응을 이용하여 제거하기 위해 증류수를 가하는 것이다. 아세트산 무수물은 아세트산 2분자에서 물 1분자가 빠져나간 것으로, 물을 가해주면 다시 2분자의 아세트산으로 분해되고, 이때 증기가 발생한다. 이에 대한 반응식은 다음과 같다.(CH _{3} CO) _{2} O`+`H _{2} O` rarrow 2CH _{3} COOH또한 물중탕 장치에서 꺼낸 삼각플라스크에 증류수 30mL를 또 가하는데, 이는 아스피린 외에 남아 있는 아세트산과 촉매로 사용한 인산을 물에 녹여, 물에 대한 용해도가 낮은 아스피린과 분리하기 위함이다.(2) 아스피린 고체를 차가운 물로 씻어주는 이유순수한 아세트산의 녹는점은 16.6°C인데, 여기에 물을 가해주면 그 값은 더 낮아지는 특징이 있다. 차가운 물을 가해 온도가 아세트산의 녹는점에 도달하게 되면, 아세트산은 액체 상태가 되어 물에 녹아 들어가게 되는데, 이와 반면에 물에 대한 용해도가 낮은 아스피린은 그대로 남게 된다. 이렇게 아세트산을 물로 씻어줌으로써 아스피린 결정만을 선택적으로 걸러낼 수 있도록 도움을 준다.

자연과학| 2022.10.19| 7페이지| 1,500원| 조회(315)

아스피린의 합성, 결과레포트, 화학및실험2

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산소의 몰부피 결과레포트

실험 제목산소의 몰부피: 기체 법칙과목명화학 및 실험1실험 날짜분반이름학번담당교수담당조교1. 결과 및 고찰가. 결과1) 가열 전 측정한 시험관의 무게(시험관+KClO _{3}+MnO _{2}) : 50.0794g2) 가열 후 측정한 시험관의 무게(시험관 + 남아있는 물질) : 49.2749g3) 생성된 산소기체의 질량:50.0794g ? 49.2749g = 0.8545g4) 생성된 산소 기체의 몰수(n _{1}):산소기체의 몰질량은 31.9976g/mol이므로{0.8045g} over {31.9976g/mol} =0.02514251mol#``````````````````````````````````````````````` APPROX 0.02514mol5) 생성된 산소 기체의 부피(V _{1}): 0.615L6) 물의 온도(T _{1}) : 21.1℃, K=℃+ 273.15이므로 섭씨 온도를 켈빈 온도로 변환하면 21.1 + 273.15 = 294.25K7) 대기압: 764mmHg,764mmHg TIMES {1atm} over {760mmHg} =1.00526316atm#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 1.01atm8) 물의 증기압 : 시약병 속 물의 온도는 21.1℃였고, 물의 증기압 문헌값에 따르면 21℃에서 물의 증기압은 18.650mmHg이다. 이를 atm으로 단위 변환 해주면18.650mmHg TIMES {1atm} over {760mmHg} =0.02453947atm#`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 0.02atm9) 생성된 산소 기체의 압력(P _{1}):돌턴의 부분압력법칙에 의해 생성된 산소기체의 압력은 대기압에서 물의 증기압을 뺀 값과 같다.THEREFOREP _{1}= 1.01atm-0.02atm=0.99atm10) 기체 상수R의 실험값:{0.99atm TIMES 0.615L} over {0.02514mol TIMES 294.25K} =0.08230544`L BULLET atm BULLET K ^{-1} BULLET mol ^{-1}#`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 0.08231L BULLET atm BULLET K ^{-1} BULLET mol ^{-1}11) 기체 상수R의 문헌값:0.08206`L BULLET atm BULLET K ^{-1} BULLET mol ^{-1}#``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````12) 기체 상수R에 대한 오차율:{LEFT | 0.08206-0.08231 RIGHT |} over {0.08206} TIMES 100%=0.30465513%#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 0.3047%13) 표준 조건(0℃, 1atm)으로 보정한 산소 1mol의 부피(V _{2})V _{2} =0.615L TIMES {0.99atm} over {1.00atm} TIMES {1.00mol} over {0.02514mol} TIMES {273.15K} over {294.25K} =22.4817322L#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 22.5L나. 고찰1) 주의 사항가) 염소산 포타슘과 이산화 망가니즈는 충분히 건조된 것을 사용하여야 한다.나) 산소 기체가 급격히 발생하지 않도록 시료가 시험관에 골고루 퍼지도록 하고, 시험관을 서서히 가열한다.다) 알코올 램프를 왔다 갔다 하며 시험관 전체를 고르게 가열한다.라) 발생된 기체가 새어나가지 않도록 입구 부분을 파라 필름을 이용하여 잘 막는다.2) 포집병(시약병)과 비커의 수면을 맞추는 이유포집병 내부 기체의 압력과 대기압이 같아지도록 하기 위해서이다. 포집병 내부 기체의 압력과 대기압이 같아지게 되면 산소 기체의 압력과 물의 증기압의 합이 대기압으로 표현된다. 따라서 발생된 산소 기체의 압력을 대기압과 수증기압 간의 차로 표현할 수 있는 것이다,3) 이산화 망가니즈(MnO _{2})가 필요한 이유이산화 망가니즈(MnO _{2})는 이번 실험에서 염소산 포타슘(KClO _{3}) 분해반응의 촉매로 사용한 물질이다. 촉매란 반응 과정에서 아무런 화학변화를 일으키지 않으면서 화학반응 속도를 증가시키거나 감소시키는 물질을 말한다. 촉매의 역할은 반응이 일어나는 데 필요한 활성화 에너지를 낮춰 반응속도를 변화시켜주는 것이다. 따라서 반응 속도를 빠르게 변화시켜주는 정촉매인 이산화망가니즈를 첨가함으로써 염소산칼륨 분해반응의 속도를 빠르게 만들 수 있는 것이다.4) 오차 원인이번 실험에서 구한 기체 상수R에 대한 오차율은 약 0.3047%로 실험이 아주 잘 되었다고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 기체 상수R의 실험값과 문헌값이 다르게 나온 이유에 대해 생각해보았다.먼저, 실제 산소 기체가 이상 기체의 행동에 따르지 않기 때문이다. 실제 기체는 이상기체와 달리 부피와 무게가 있고, 분자간 인력이 존재하기 때문에 이상 기체상태 방정식을 만족시키지 못한다.눈금실린더의 눈금을 읽을 때 눈높이에 따라 부피 측정에서 차이가 발생할 수 있다. 혹은 전자저울 사용 시 바람, 먼지 등에 의해 발생할 수 있는 오차 또한 존재한다. 시약병 속 물의 온도 측정 시의 부정확성, 혹은 물의 온도에 따른 증기압의 문헌값이 1℃ 단위로만 나타나 있다는 점 등이 있다.염소산칼륨의 순도가 100%가 아니라면, 알코올램프로 가열 중 수분 등이 사라지면서 가열 후 측정 무게에 영향을 줄 수 있다. 그에 따라 생성된 산소 기체의 질량값도 부정확해질 수 있다.

자연과학| 2022.10.19| 3페이지| 1,500원| 조회(129)

산소의 몰부피, 결과레포트, 화학및실험

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화학및실험2 물질의 pH 측정

실험 제목물질의 pH 측정과 자연 지시약의 제조과목명화학 및 실험2실험 날짜분반이름학번담당교수담당조교1. 실험 내용 요약가. 목적주변의 다양한 물질을 pH 시험지, pH 미터 또는 천연 지시약을 이용하여 pH-산도를 측정한다.나. 실험 이론1) 물의 자동 이온화와 물의 이온곱 상수순수한 물은 양쪽성 물질이며, 극소량이지만 다음과 같이 이온화하게 된다.H _{2} O`(l)` LRARROW `H ^{+} (aq)+OH ^{-} (aq)이를 '물의 자동 이온화(autoionization)'라고 한다.이 반응식의 평형상수 K를 구하면 다음과 같다.K= {[H ^{+} ][OH ^{-} ]} over {[H _{2} O]}여기서 물 분자는 극히 일부만 이온화하기 때문에, 물의 농도는 거의 변하지 않는다.이 때 [H _{2} O]는 온도가 일정할때 일정한 상수 값이므로 양변에 [H2O]를 곱해주면 다음과 같은 식이 나온다.[H _{2} O]K=[H ^{+} ][OH ^{-} ]여기서 [H _{2} O]와K는 모두 상수이므로 상수 * 상수 = 상수식이 성립하게 된다. 따라서 여기서 물의 이온곱 상수K _{w}를 정의하게 된다.K _{w} =[H _{2} O]K=[H ^{+} ][OH ^{-} ]물의 이온곱 상수는 온도에 따라 달라지며, 물의 이온화 과정은 흡열 반응이므로 물의 이온곱 상수는 온도가 높을수록 커진다. 25°C에서K _{w}=[H₃O+][OH-]=1.0×10 ^{-``14}이므로, 25°C의 순수한 물에서 [H₃O+]=[OH-]=1.0×10 ^{-7}M 로 일정하다.2) 수소 이온 지수 (pH)pH는 물의 산성이나 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로서 수소 이온 농도의 지수이다. 일반적으로 용액의 수소이온농도는 매우 작은 값이기 때문에 다루기가 불편하므로 pH라는 지수를 도입해 간단한 숫자로 용액의 산성도를 나타낸다. pH는 수소이온농도의 역수에 상용로그를 취한 값이며 다음과 같이 나타낼 수 있다.pH=log _{10} (1/[H ^{+} ])=-log _{10} [H ^{+} ]물은 자동이온화과정을 통해 1.0×10 ^{-7}M의 수소 이온과 1.0×10 ^{-7}M의 수산화 이온을 만든다. 그래서 중성인 물의 pH는-log _{10}(1.0×10 ^{-7}) = 7 이다. 순수한 물의 pH인 7을 기준으로 pH 값이 7보다 작은 용액은 산성용액, 7보다 큰 용액을 염기성용액이라 한다.[H ^{+} ]>1.0 TIMES 10 ^{-7} M,``pH

자연과학| 2022.10.19| 11페이지| 1,500원| 조회(188)

pH, 결과레포트, 물질의 PH측정, 화학및실험2, 자연지시약의 제조

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헤스의 법칙 결과레포트

실험 제목헤스의 법칙과목명화학 및 실험1실험 날짜분반이름학번담당교수담당조교1. 결과 및 고찰가. 결과1) 반응열(DELTA H _{1}) 측정1) 비어 있는 비커의 무게(g)67.40202) 측정한 고체 NaOH의 무게(g)1.00823) 반응시킨 용액의 무게(g)95.57874) HCl 용액의 온도(℃)18.05) 반응 중 용액의 최고 온도(℃)23.36) 온도 상승(℃)5.37) 용액에 의해 흡수된 열량(J)2,117.45058) 비커에 의해 흡수된 열량(J)303.64609) 실험(1)에 의해 방출된 총 열량(J)2,421.096510) 한계 반응물 1몰당 반응열(DELTA H _{1}, kJ/mol)-96.83) 반응시킨 용액의 무게(g)= (반응시킨 용액, 교반자석 및 시약지가 함께 들어있는 비커의 무게) ? (비커 무게 + 교반자석 무게 + 시약지 무게) =166.2804g -(67.4020g + 3.0372g + 0.2625g)=95.5787g7) 용액에 의해 흡수된 열량(J)4.18J BULLET g ^{-1} BULLET CENTIGRADE ^{-1} TIMES 95.5787g TIMES 5.3 CENTIGRADE =2,117.45052J#`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 2,117.4505J8) 비커에 의해 흡수된 열량(J)0.85J BULLET g ^{-1} BULLET CENTIGRADE ^{-1} TIMES 67.4020g TIMES 5.3 CENTIGRADE =303.64601J#`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 30250mol균형 화학 반응식은NaOH(s)+HCl(aq) rarrow NaCl(aq)+H _{2} O(l) 이고, NaOH와 HCl은 1:1의 계수비로 반응하므로, 한계반응물은 HCl이다.THEREFORE 한계반응물 1몰당 반응열(kJ/mol)은- {q} over {한계반응물의`몰수} =- {2,421.0965J} over {0.0250mol} TIMES {1kJ} over {1000J} =-96.8kJ/mol#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````2) 용해열(DELTA H _{2} _{{}_{}}) 측정1) 비어 있는 비커의 무게(g)67.40252) 측정한 고체 NaOH의 무게(g)1.01343) 반응시킨 용액의 무게(g)94.40254) 증류수의 온도(℃)18.25) 반응 중 용액의 최고 온도(℃)23.26) 온도 상승(℃)5.07) 용액에 의해 흡수된 열량(J)1,973.01238) 비커에 의해 흡수된 열량(J)286.46069) 실험(2)에 의해 방출된 총 열량(J)2,259.472910) NaOH 1몰당 용해열(DELTA H _{2}, kJ/mol)-89.33) 반응시킨 용액의 무게(g)(반응시킨 용액, 교반자석 및 시약지가 함께 들어있는 비커의 무게) ? (비커 무게 + 교반자석 무게 + 시약지 무게) =165.2493g -(67.4025g + 3.1814g + 0.2629g) = 94.4025g7) 용액에 의해 흡수된 열량(J)4.18J BULLET g ^{-1} BULLET CENTIGRADE ^{-1} TIMES 94.4025g TIMES 5.0 CENTIGRADE =1,973.01225J#`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````ROX 286.4606J9) 실험(2)에 의해 방출된 총 열량(J)q=q _{용액} +q _{비커} 이므로1,973.0123J + 286.4606J=2,259.4729J10) NaOH 1몰당 용해열(DELTA H _{2}, kJ/mol)NaOH 몰수: 실험에 사용한 고체 NaOH의 무게는 1.0134g 이고 NaOH의 몰질량은 40g/mol이므로 몰수는{1.0134g} over {40g/mol} =0.025335mol#``````````````````````````````` APPROX 0.0253mol- {2,259.4729J} over {0.0253mol} TIMES {1kJ} over {1000J} =-89.3072292#``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX -89.3kJ/mol3) 중화열(DELTA H _{3}) 측정1) 비어 있는 비커의 무게(g)67.40302) 반응시킨 용액의 무게(g)90.46283) HCl 용액의 온도(℃)18.14) NaOH 용액의 온도(℃)18.15) 반응 중 용액의 최고 온도(℃)21.06) 온도 상승(℃)2.97) 용액에 의해 흡수된 열량(J)1,145.07818) 비커에 의해 흡수된 열량(J)166.14849) 실험(3)에 의해 방출된 총 열량(J)1,311.226510) 한계반응물 1몰당 중화열(DELTA H _{3}, kJ/mol)-52.42) 반응시킨 용액의 무게(g)(반응시킨 용액과 교반자석이 함께 들어있는 비커의 무게)-(빈 비커 무게 + 교반자석 무게)= 160.9586g - (67.4030g + 3.0928g) = 90.4628g7) 용액에 의해 흡수된 열량(J)4.18J BULLET g ^{-1} BULLET CENTIGRADE ^{-1} TIMES 94.4628g TIMES 2.9 CENTIGRADE =1,145.07806J#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 166.1484J9) 실험(3)에 의해 방출된 총 열량(J)1,145.0781J + 166.1484J=1,311.2265J10) 한계반응물 1몰당 중화열(DELTA H _{3}, kJ/mol)-HCl 몰수 : 0.5M HCl 50mL를 사용하였으므로 몰수는{0.5mol} over {1L} TIMES 0.05L=0.0250mol-NaOH 몰수 : 0.5M NaOH 50mL를 사용하였으므로 몰수는{0.5mol} over {1L} TIMES 0.05L=0.0250mol균형 화학 반응식은NaOH(aq)+HCl(aq) rarrow NaCl(aq)+H _{2} O(l) 이고, NaOH와 HCl은 1:1의 계수비로 반응한다. NaOH와 HCl의 몰수는 같으므로 두 반응물 모두 같은 양만큼 반응한다.THEREFORE 한계반응물 1몰당 반응열(kJ/mol)은- {q} over {한계반응물의`몰수} =- {1,311.2265J} over {0.0250mol} TIMES {1kJ} over {1000J} =-52.44906kJ/mol#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````#`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX -52.4kJ/mol4) 헤스의 법칙 확인DELTA H _{1}= -96.8 kJ/molDELTA H _{2} +DELTA H _{3}= (-89.3kJ/mol) + (-52.4kJ/mol) = -141.7kJ/mo`````````````````````````````````````````````````````````````````````` APPROX 46.4%나. 고찰이번 실험은 엔탈피 변화 측정을 통해 헤스의 법칙을 확인하는 것이 목적이다. 헤스의 법칙은 특정한 반응물에서 생성물이 만들어질 때, 반응 경로에 상관없이 반응 전후 엔탈피 변화량은 같다는 법칙이다. 따라서 이상적인 실험은 헤스의 법칙에 의해 반응열은 용해열과 중화열의 합과 같아야 한다. (DELTA H _{1}=DELTA H _{2} +DELTA H _{3}) 그러나 실험 결과, 46.4%라는 큰 오차가 발생하였다. 오차가 발생한 원인은 여러가지가 있을 수 있다.1) 열손실스티로폼 컵의 단열이 완벽하지 않기 때문에 외부로의 열손실이 발생했을 수 있다. 또한 스티로폼 자체에 열이 전해졌거나, 온도계에 의해 빠져나간 열이 있을 수 있다.또한 우리 조의 경우 에어컨 바로 옆에서 실험을 진행했는데, 이때 에어컨 바람의 영향을 받아 온도가 일정하게 유지되지 못했을 수 있다.2) 부정확한 질량 측정, 부피 측정, 온도 측정전자 저울을 사용하여 비커, 시약지, 교반 자석 등의 무게를 잴 때, 무게 값이 고정되지 않고 계속해서 변동하는 모습을 보였다. 따라서 어느 값을 무게라고 쳐야할지 곤란했다. 저울을 완벽한 수평에서 측정하지 못했거나, 저울틈으로 들어가는 에어컨 바람 등에 의해 질량 측정이 부정확하게 이루어졌을 수 있다.또한 반응열을 측정하는 첫 번째 실험에서 증류수 50mL를 측정할 때 눈금실린더를 이용하지 않고 비커의 눈금으로만 측정했기 때문에 부피 오차가 발생했을 수 있다.온도계를 이용하여 온도를 측정할 때 온도계의 눈금을 제대로 읽지 못했 가능성이 있다. 또한 실험에서 요구한 것은 0.1℃ 단위의 측정이었지만 온도계의 눈금 단위는 2도였기 때문에 온도를 측정할 때 정확도가 떨어질 수밖에 없었다. 특히 실험(2) 용해열 측정 실험의 경우 온도변화값이 5.0℃가 나왔다. 이는 문헌값과 꽤 차이가 있으며, 이를 이나왔다.

자연과학| 2022.09.16| 7페이지| 1,500원| 조회(531)

헤스의 법칙, 결과레포트, 화학 및 실험1

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물의 증기압과 증발열 레포트

실험 제목물의 증기압과 증발열과목명화학 및 실험1실험 날짜분반이름학번담당교수담당조교1. 결과 및 고찰가. 결과측정한 대기압(atm)753.5공기의 몰수(mol)2.235?10 ^{-4}온도(℃)측정한 공기의 부피(mL)보정한 공기의 부피(mL)공기압(mmHg)물의 증기압(mmHg)1/T(K ^{-1})ln`P _{증기}8012.612.4396.72356.782.8317TIMES 10 ^{-3}5.877759.59.3521.36232.142.8723TIMES 10 ^{-3}5.447708.48.2582.92170.582.9142TIMES 10 ^{-3}5.139657.77.5627.76125.742.9573TIMES 10 ^{-3}4.834607.37.1653.6099.93.0017TIMES 10 ^{-3}4.604556.96.7682.4871.023.0474TIMES 10 ^{-3}4.262506.66.4703.0050.53.0945TIMES 10 ^{-3}3.92285.25.0783.56-30.063.5568TIMES 10 ^{-3}1) 측정한 대기압(P _{대기})mmHg를 atm단위로 변환해주면753.5mmHg TIMES {1atm} over {760mmHg} =0.99079atm APPROX 0.991atm2) 공기의 몰수(n _{공기})={P _{대기} V} over {RT} = {0.9908atm TIMES 0.0052L} over {0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 281.15K} =2.235 TIMES 10 ^{-4} mol공기의 몰수를 직접적으로 계산할 수 없기 때문에 8℃에서 수증기압이 0이라고 가정하고 공기의 몰수를 구하였다.3) 공기압(P _{공기}) ={P _{대기} TIMES V} over {RT}보정한 공기의 부피와 온도 값을 각각 대입하여 공기압을 계산하였다.이때 섭씨 온도를 켈빈 온도로 변환하는 작업이 필요하다.80℃부터 순서대로 353.15K, 348.15K, 343.15K, 338.15K, 333.15K, 328.15K, 323.15K, 353.15K이다.{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 353.15K} over {12.4 TIMES 10 ^{-3} L} =0.52195004atm APPROX 0.522atm{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 348.15K} over {9.3 TIMES 10 ^{-3} L} =0.686080atm APPROX 0.686atm{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 343.15K} over {8.2 TIMES 10 ^{-3} L} =0.76694025atm APPROX 0.767atm{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 338.15K} over {7.5 TIMES 10 ^{-3} L} =0.82630334atm APPROX 0.826atm{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 333.15K} over {7.1 TIMES 10 ^{-3} L} =0.8599493028atm APPROX 0.860atm{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 328.15K} over {6.7 TIMES 10 ^{-3} L} =0.897612694atm APPROX 0.898atm{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 323.15K} over {6.4 TIMES 10 ^{-3} L} =0.9253703atm APPROX 0.925atm{2.235 BULLET 10 ^{-4} mol TIMES 0.082atm BULLET L/mol BULLET K TIMES 281.15K} over {5.0 TIMES 10 ^{-3} L} =1.03052721atm APPROX 1.031atmatm을 mmHg단위로 환산하기 위해서 각각에 760을 곱해준다.4) 물의 증기압(P _{증기})P _{증기} =P _{대기} -P _{공기}위의 식을 이용하여 대기압 753.5mmHg에서 각 온도에서의 공기압(mmHg)을 빼서 증기압(mmHg)을 계산한다.5)lnP _{증기} `vs.`1/T`그래프6) 그래프의 추세선 수식, 직선의 기울기(S)y = -7143.1x + 26.012, 직선의 기울기 S=-7143.17) 기체상수(R) =8.3145J BULLET K ^{-1} BULLET mol ^{-1}�司哲��潽�8) 증발 엔탈피(TRIANGLE H _{증발})의 실험값(-S?R)=7143.1K TIMES 8.3145J/K BULLET mol=59,391.305J/mol이를 kJ/mol로 환산하면59,391.305J/mol` TIMES {1kJ} over {1000J} =59.391305kJ/mol APPROX 59.4kJ/mol9) 증발 엔탈피의 문헌값 : 40.7kJ/mol10) 증발 엔탈피 값에 대한 오차율(%)={LEFT | 40.7-59.4 RIGHT |} over {40.7} TIMES 100%=45.9%나. 고찰1) 측정한 공기의 부피를 보정한 이유메니스커스 때문이다. 메니스커스란 모세관 안의 액체가 계면 장력에 의해 관벽을 타고 올라가거나 내려가서 오목, 혹은 볼록한 곡면을 형성하는 상태를 말한다. 한편, 물은 응집력과 접착력을 모두 가지는데, 물의 접착력은 응집력보다 크기 때문에 메니스커스가 오목한 모양을 형성하게 된다. 이번 실험에서는 시험관을 거꾸로 세워 기체의 부피를 측정했으므로 0.2ml를 빼 메니스커스 보정을 한 것이다.2) 오차 원인가) hot plate 위에서 눈금실린더 속 공기의 부피를 측정했는데, 이때 측정하는 시간 동안에도 온도가 변했을 수 있으므로 정확히 그 온도에 해당하는 부피를 측정했다고 보기 어렵다.나) 온도가 충분히 낮아야 물의 증기압이 공기압에 비해 무시할 만큼 작다고 가정할 수 있다. 따라서 수증기가 존재하지 않다고 가정하고P _{대기} =P _{공기}인 점을 이용하여 공기의 몰수를 계산하는 것이다. 원래 실험의 계획은 5도 이하의 온도에서 부피를 측정하는 것인데, 시간상 8도에서 부피를 측정했다. 이는 물의 증기압을 완전히 무시할 수 있다고 보기 어렵고, 오차 발생의 원인이 된다.다) 실제기체와 이상기체의 차이로 인하여 오차가 발생할 수 있다. 계산 과정에서 이상기체 상태방정식을 사용하는데, 실제 기체는 입자들 사이의 인력이 작용할 수 밖에 없으므로 이를 반영하지 못했다.라) 온도계 혹은 메스실린더의 눈금을 읽을 때 오차가 발생할 수 있다.마) 물의 온도가 균일하지 않아 부피 측정에 오차가 발생했을 수 있다. 비커의 물을 자주 저어주는 것이 중요하다.

자연과학| 2022.09.16| 5페이지| 1,500원| 조회(318)

일반화학, 증기압, 물의 증기압과 증발열, 화학및실험, 증발열

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