[화공공정실습설계1] 액체확산 결과 레포트(A+)

소개글

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목차

Ⅰ. 실험 목적
Ⅱ. 실험 이론
Ⅲ. 실험 기구 및 시약
Ⅳ. 실험 방법
Ⅴ. 실험 결과
Ⅵ. 고찰
Ⅶ. 참고 문헌

본문내용

부피의 증류수가 필요하다. 또한 교반 시 자석교반기의 위치를 항상 일정하게 유지해야한다. 자석교반기가 cell쪽이나 전도도계 쪽에 더 가깝다면, 실험 시 교반이 잘 되어 전도차가 없다고 가정하였지만 실제로는 기존의 두 공간 사이의 전도도 구배가 달라지기 때문이다.
단위 몰농도 변화에 따른 전기전도도 [전도도 / 몰농도]를 살펴보면 거의 1차 방정식 임을 알 수 있다. 이론상에서 비가 일정하여 직선 그래프가 나와야하는데 결과값에서도 비슷한 경향을 보였다. 이 그래프의 평균 기울기를 구해보니, 기울기[Cm] = 0.035를 구할 수 있었다. 이론적으로 물질마다 확산계수는 일정하고 농도의 변화에 따라 전도도가 비례한다.
실험을 통한 결과값을 보면 농도별 시간당 전도도가 농도비에 따라 같은 비로 증가하는 것을 볼 수 있다. 이를 [dk/dt / 농도] 그래프로 나타내면 기울기가 일정한 것을 확인할 수 있고 확산계수를 구하는 식에서 dk/dt / 농도가 일정하다. 확산계수를 구해보니 세 농도 모두 거의 비슷한 값을 나타내었다. 이를 통해 이론에서 특정 물질의 확산계수는 일정하다는 것을 확인했다. 여기서 확산계수가 음의 값을 갖는 이유는 고농도에서 저농도로 이동하는 것이 확산이기 때문에 전도도계를 기준으로 cell -> 전도도계 쪽으로 이동하므로 음의 값을 나타낸다. 대다수의 사람들이 일반적으로 농도가 짙어질수록 확산이 빠르게 일어난다고 알고 있다. 하지만 확산계수는 농도에 따라 변하는 것이 아니라 온도와 점도에 따라 변하는 값이다. 하지만 확산계수를 구하는 식에 온도나 점도가 있지 않은데, 그 이유는 확산계수가 온도나 점도에 따른 이론값이 아닌, 특정 온도나 점도에서 측정한 실험값이기 때문이다.
오차원인으로는 (1) 교반이 100% 일어나지 않았고 자석교반기의 위치도 실험마다 조금씩 차이가 났다. 실험을 진행할 때 전도도계를 cell에 바짝 붙일 수는 없으므로 교반기를 이용하여 빠르게 교반시켜주어 측정하는 방법을 쓰고있지만 마그네틱바가 돌아가면서 에디가 발생해 정확히 확산이라고 보기는 힘들다. 확산은 정상상태에서 농도 차에 따라 자연적으로 퍼져야하는데 교반을 통해 에디가 발생하면 cell에서 나온 NaCl 수용액이 에디를 통해 외부에서 힘을 받아 움직이게 된다. 이를 보완하기 위해서는 교반을 하지 않고 자연적으로 두는 것인데 실험 특성상 시간 제약이 따르기 때문에 이를 실현하기는 어렵다. (2) cell 마개에서 정해진 구멍 이외에 가장자리에서도 아주 소량 NaCl 수용액이 아지랑이처럼 흘러나오는 것을 볼 수 있었다. 전도도가 조금 더 높게 측정되었을 것이다. 이를 해결하기 위해서는 뚜껑이 꽉 닫히게 하는 방법이 있다.
(3) 비커의 눈금이 정확하지 않아 실험마다 같은 양의 물을 넣었다고 보기 힘들다. 이처럼 비커의 눈금이 부정확할 때 부피를 일정하게 하기위한 가장 좋은 방법은 무게를 재는 것이다. 눈으로는 같아보일지라도 실제 무게를 달아보면 조금씩 차이가 날 것이므로 무게를 같게하면 모두 같은 부피가 될 것이다. (4) 실험실에 증류수가 없어서 수돗물을 이용하였다. 수돗물에는 다양한 미네랄과 칼슘, 염화이온 등 이온물질이 들어있기 때문에 전도도값이 더 크게 측정되었을 것이다. 실제로 소량 남아있던 증류수와 수돗물의 전도도를 측정하였을 때 차이가 조금 났다. (5) NaCl 시약의 분자량은 58.44 g/mol이지만 계산의 용이성을 위해 58.5 g/mol로 두고 시약을 만들었다. 하지만 시약을 만드는 과정에서도 소수점까지 정확한 양을 맞추는 것은 힘드므로 오차가 발생했다.
6. 참고문헌
“나노화학공학과실험”, 나노화학공학과 순천향대학교, 김성원, pp114~124

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