[일반화학실험 A+ 1등 자료] 이온과 전기전도도 예비 보고서

소개글

[일반화학실험 A+ 1등 자료] 이온과 전기전도도 예비 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목표
이론
기구 및 시약
실험 방법

본문내용

, 염산(HCl), 아세트산(), citric acid, 염화칼슘(),
염화암모늄 ()
실험 방법
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Part Ⅰ : 이온의 이동 (시범실험)
1. 거름종이를 7 × 10 cm 로 자르고, 가운데 부분에 다음과 같이 연필로 점 두개씩을 2 cm
이내의 간격으로 표시한다. 마지막 줄은 가운데에 점 한 개를 찍는다.
2. 거름종이를 용액에 10 분 정도 담근다.
3. 용액에서 거름종이를 꺼내어 유리판 위에 재빨리 펼친다.
4. 유리판을 받침대 위에 올려놓고, 거름종이의 양 끝에 악어집게를 사용하여 탄소전극을
설치한다.
5. 모세관 피펫을 사용하여 용액 A를 앞에서 표시한 점 위에 찍고 (2 ~ 4 μL), 용액 B를 다른
한 점 위에 찍는다. 이때 두 용액의 위치가 바뀌지 않도록 주의한다. 마지막 줄은
용액을 가운데 표시한 점 위에 찍는다.
6. 직류전원을 연결하고 (직류전원의 (+)극은 용액 B 쪽에, (-)극은 용액 A 쪽에 연결), 두 점의
중간 부분에서 생성물의 색이 나타나는 것을 관찰한다 (28 V에서 ~10 분 소요).
Part Ⅱ: LED 전기전도도 측정기의 제작
(A) Breadboard를 이용한 LED 회로의 구성
1. Breadboard를 사용하여 다음에 주어진 LED 회로를 연결한다. 이때 LED에서 나온 전극은
길이가 서로 다른 것에 주의하고, 긴 전극을 (+)극 쪽에 연결되도록 한다. 회로가 올바르게
연결되면, LED에 불빛이 들어올 것이다. (Breadboard 사용에 익숙해 질 때까지는 일반 LED
(붉은색)를 사용한다.)
2. 저항 R을 10 kΩ으로 바꾼다. LED 빛의 세기는 어떻게 변하는가?
참고
(a) Breadboard
Breadboard는 전자회로의 제작을 쉽게 하기 위해서, 납땜을 하지 않고 전자 부품이나 전선들을 꽂아서 연결할 수 있는 구멍들로 구성되어 있다.
위 사진에서 + 로 표시되어 있는 가로줄의 구멍들은 모두 하나로 연결되어 있고, - 로 표시되어 있는 가로줄의 구멍들도 마찬가지로 연결되어 있다. 이들 줄의 구멍들은 주로 회로에 전원을 공급하기 위한 용도로 사용된다. 숫자로 표시되어 있는 세로줄의 구멍들은 다섯 개씩 서로 연결되어 있다 (사진에서 연결된 구멍들은 회색 띠로 묶어져 있음).
(b) Light-emitting diode (LED)
Light-emitting diode (LED)는 p-형 반도체와 n-형 반도체를 접합시켜 p-n접합(p-n junction)을 형성하고, 여기에 순방향(forward direction)의 전압을 걸어주어 전자나 정공(hole)이 p-n 접합부분에서 재결합하며 빛을 방출하도록 한 장치이다. LED에서 방출되는 다양한 색을 얻기 위하여 여러 종류의 반도체들이 사용되며, 각 반도체에 따라 LED에서 빛을 방출하게 하는데 필요한 최소 전압(이를 forward voltage라 함)이 서로 다르다. 보통 붉은색이나 오렌지색의 LED는 ~2 V의 forward voltage를 가지고, 초록색이나 푸른색 LED는 ~3.5 V의 forward
voltage를 가진다. 그러나 LED에 걸어주는 전압이 너무 크면, LED에 너무 많은 전류가 흐르게
되어 LED가 타 버릴 수 있다. 이러한 경우, 전류를 제한하는 저항(current limiting resistor)을 LED에 직렬로 연결하여 LED에 흐르는 전류의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, LED에 흐르는 전류를 20 mA로 제한하려 할 때 사용해야 하는 저항 값은 다음과 같이 구할 수 있다:
R = (전원 장치의 전압 - LED forward voltage) / LED 전류
※ 참고: Ohm의 법칙 I = V/R 에서 R = V/I 을 이용
(B) LED 전도도 측정기의 제작
1. 다음에 주어진 회로도를 참고로, breadboard에 전기전도도 측정회로를 완성한다.
(이때 LED는 고휘도 LED를 사용한다.) LED에서 나온 전극은 길이가 서로 다른 것에
주의하고, 긴 전극을 (+)극 쪽에 연결되도록 한다.
※ 주의: 전도도 측정기는 직류(DC)를 사용하는 경우 전기분해가 일어나고, 또한 용액과 접촉하고 있는 전극 부분에서 편극(polarization)이 일어나므로, 정확한 전도도 측정을 위해서는 교류(AC)를 사용하여야 한다. 그러나 이번 실험에서는 용액의 전도도를 정성적으로 비교만 할 것이므로, 보다 간단하게 직류 전원을 사용하여 장치를 구성한다.
2. 다음의 액체/용액들을 24-well plate의 각 well에 7/10 정도 채운다. :
이소프로판올,
NaCl 수용액 (0.0002 M, 0.001 M, 0.002 M, 0.01 M, 0.2 M)
3. Well 하나에 전도도 측정기의 전극을 담그고 LED 빛의 세기를 관찰한다. 이때 두 전극
사이의 간격과 전극이 용액에 잠기는 깊이는 항상 일정하게 유지해야 한다. (이를 위하여 두
전극을 각 각 well의 양쪽 벽면에 붙여서 바닥에 닿도록 수직으로 담그는 것도 한 방법이다.)
4. 전도도 측정기의 전극을 증류수로 깨끗이 씻고 물기를 모두 닦아 낸 후, 같은 방법으로
다른 용액에서 LED 빛의 세기를 관찰한다. 각 용액에서 LED의 밝기를 0(꺼짐) ~ 4(가장
강함)로 구분하라.
이때 LED의 밝기는 Part III에서 여러 용액의 전도도를 예측하기 위하여 사용할 것이므로 각 용액에서 LED 빛의 세기를 주의 깊게 비교하여 기록한다.
Part Ⅲ : 용액의 전도도 측정
1. 준비된 시료 액체/용액들을 24-well plate의 각 well에 7/10 정도 채운다.
2. Part II에서와 같은 방법으로 LED 전도도 측정기를 사용하여 각 액체/용액에서 LED 빛의
세기를 관찰한다. 이때 두 전극 사이의 간격과 전극이 용액에 잠기는 깊이는 항상 일정하게
유지하도록 주의한다. 또한 전극은 매번 증류수로 깨끗이 씻고 물기를 모두 닦아 낸 후
사용한다.
3. 관찰된 LED의 밝기를 토대로 각 액체/용액의 대략적인 전도도를 예측하라.
(Part Ⅱ에서 관찰한 전도도에 따른 LED의 밝기를 이용하라.)

키워드

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