측정을 통해 보고한 수의 마지막 숫자는 항상 약간의 불확실성을 지니게 되는데, 이런 불확실한 자릿수를 포함한 측정값의 모든 자릿수를 통틀어 유효 숫자라고 한다. 이때 유효숫자를 결정하는 규칙은 다음과 같다.① 0이 아닌 숫자 사이에 있는 0은 유효숫자이다.② 0이 아닌 첫 숫자 앞에 있는 0은 유효숫자가 아니고, 소수점의 위치만을 나타낸다.③ 소수점을 가지고 있는 수에서, 0이 아닌 마지막 숫자 뒤에 있는 0은 유효숫자이다.④ 확정 수는 무한대의 유효숫자를 가진 것으로 간주한다.⑤ 0이 아닌 숫자 뒤에 있는 0은 유효숫자인지 불확실하다. 즉, 소수점의 위치를 나타내기 위한 것인지, 혹은 측정값의 유효숫자인지 불확실하다.⑥ 여러 가지 양의 곱셈과 나눗셈의 경우, 결과값의 유효숫자의 개수는 곱하는 양 중 가장 작은 유효숫자의 개수와 같다.⑦ 여러 가지 양의 덧셈과 뺄셈의 경우, 결과값의 소수점 아래 자릿수는 계산 과장에 포함된 숫자 중 소수점 아래 자릿수가 가장 작은 것과 같아야 한다.
① 농도반응 속도는 반응물의 농도에 큰 영향을 받는다. 농도가 증가하면 반응물 사이의 충돌이 쉬워 반응 속도 역시 증가한다. 반응물이 분리된 입자로 존재하지 않는 고체 표면에서의 반응과 같은 경우에는 고체의 표면적이 넓은 경우에 반응속도가 빠르다.② 온도Arrhenius 식에 나타난 것처럼 반응의 속도 상수인 가 온도의 영향을 받으며, 화학반응의 속도도 마찬가지로 온도의 영향을 받는다.③ 반응 물질의 종류반응물의 종류도 반응 속도에 영향을 준다. 이온, 라디칼 등은 분자보다 상대적으로 반응 속도가 빠르다.④ 촉매화학 반응이 진행되는 동안 소모되지는 않지만 반응 경로에 영향을 주어 반응 속도를 변화시키는 물질촉매는 반응 경로를 변화시켜 반응에 필요한 활성화 에너지를 변화시킨다. 정촉매 : 활성화 에너지를 감소시켜 반응 속도를 증가시키는 물질부촉매 : 활성화 에너지를 증가시켜 반응 속도를 감소시키는 물질
가. 열량계(calorimetry) 보온병의 열용량 측정① 눈금 실린더에 40℃ 물 100mL을 측정하여 보온병 열량계에 넣고 스티로폼 뚜껑을 덮은 후 구멍을 통해 온도탐침을 넣고 온도를 측정한다. (물의 초기 온도 값)② 이후 60℃ 물 100mL의 온도를 측정하고, 보온병을 넣은 뒤 나중 온도를 측정한다. (일정한 온도가 유지되는 상태일 때의 온도를 측정한다.)③ 보온병의 열용량(보온병)을 구한다.나. 염화칼슘의 용해열① 물 200mL를 보온병에 넣고 초기 온도를 측정한다.② 가열교반기에 보온병을 올려놓고 마그네틱 바를 보온병 안에 넣어 준다.③ 보온병에 염화칼슘 10g을 넣고 스티로폼 뚜껑을 잘 덮은 뒤 교반을 해주면서 탐침으로 온도를 측정한다.(20g으로 한번 더 실험한다.)④ 최고 온도일 때의 값을 기록한다. (물과 보온병의 나중 온도 값)⑤ 온도 변화량을 계산한 후 염화칼슘의 몰 용해열 값을 구하고, 이론값과 비교해본다.다. 질산암모늄의 용해열① 물 200mL를 보온병에 넣고 초기 온도를 측정한다.② 가열교반기에 보온병을 올려놓고 마그네틱 바를 보온병 안에 넣어 준다.
1. Title : 인산의 적정과 완충 용액3. Purpose: 인산의 적정을 통하여 다양성자산의 적정 곡선을 익히고, 완충 용액의 원리와 중요성을 배운다. 4. Reagents&Apparatus 1) Reagents2) Apparatus: 100mL 눈금 실린더, 50mL 삼각 플라스크 7개, 1mL 일회용 피펫, 분광기, 큐벳 9개, 일회용 스포이트 9개, 100mL 비커, 50mL 비커5. Theory 1) 산-염기2) 짝산(conjuate acid)과 짝염기(conjugate base) 브뢴스테드-로리의 산-염기 정의에 의하면 수소 이온을 주고받음에 의해 산과 염기가 결정되는데, 이때 양성자의 이동에 의해 산과 염기가 되는 한 쌍의 물질을 짝산- 짝염기라고 한다.4) 당량점(equivalent point)과 종말점(end point) 가) 당량점: 이론적으로 완전히 중화된 지점 나) 종말점: 실험에서 중화 반응이 완전히 이루어졌다고 판단되는 지점5) 수소 이온 지수(pH) 수소 이온 농도를 로그의 역수를 취해 나타낸 값으로 수소 이온 활용도의 척도이다.6) 완충 용액(buffer solution) 산이나 염기를 넣어 주어도 용액의 pH가 거의 변화하지 않는 것을 완충 작용이라고 하고, 이런 특성을 가진 용액을 완충 용액이라고 한다. 일반적으로 약산과 그 염의 혼합 용액 또는 약한 염기와 그 염의 혼합 용액으로 구성된다. 예를 들어 아세트산과 아세트산 소듐의 혼합 용액의 완충 작용은 아래와 같다.가) 외부에서 산 용액이 가해질 때 아세트산 이온과 결합하여 ①식의 평형에 의해 아세트산 분자가 형성되어 수소 이온의 농도가 거의 변하지 않는다. 나) 외부에서 염기성 용액이 가해질 때 수산화 이온이 수소와 중화되어 줄어들고, ①식의 평형에 의해 수소 이온이 생성되어 수소 이온 농도가 거의 변하지 않는다.
1. Title : 지시약의 작용 원리3. Purpose: 지시약이 포함된 산-염기 용액의 pH를 변화시키고, 그때 용액의 흡광도 변화를 측정하여 지시약의 이온화 상수와 변색 범위를 알아낸다.4. Reagents&Apparatus 1) Reagents2) Apparatus: 100mL 눈금 실린더, 50mL 삼각 플라스크 7개, 1mL 일회용 피펫, 분광기, 큐벳 9개, 일회용 스포이트 9개, 100mL 비커, 50mL 비커5. Theory 1) 지시약 화학 반응에서 일정한 상태를 판별하는 데 사용되는 시약으로, pH에 따라 색깔이 달라지는 산-염기 지시약, 산화형과 환원형의 색깔이 다른 점을 이용하는 산화-환원 지시약, 킬레이트 적정에 사용되는 금속 지시약, 침전에 흡착될 때 색깔이 변하는 흡착 지시약 등이 있다.2) 산-염기 지시약의 평형 반응 약산에 해당하는 지시약 Hln는 수용액에서 해리하여 다음과 같은 평형 상태를 이루며, 산성형-염기성형의 구조에 따라 나타내는 색이 달라진다.① 용액 중 수소 이온의 농도가 커지면(산성 용액) 르샤틀리에의 법칙에 의하여 평형이 왼쪽으로 이동하여 Hln의 농도가 증가하여 산성형의 색을 띠게 된다.② 용액 중 수소 이온의 농도가 감소하면(염기성 용액) 평형이 오른쪽으로 이동하여 ln-의 농도가 증가하여 염기성형의 색을 띠게 된다.3) 해리 상수(dissociation constant) 지시약의 해리 반응에 대한 평형 상수(즉, 해리 상수)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.이 식을 정리한 후, 양 변에 대수를 취하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.
산화-환원 적정(과망가니즈산법)
