중화열 측정- 열량계법

소개글

중화열 측정- 열량계법에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.Title

2.Date

3.Purpose

4.Principle

5.Reagents

6.Apparatus

7.Procedure

8.Result

9.Discussion

10.Reference

본문내용

Q
NaOH의 당량 : 0.1mol
: 2.0deg
C (J/deg) = 2960.93 J/deg
cal) Q(J/mol) =
= 5921.86 (J/mol)
∴ 이론상의 NaOH 당량을 이용한 Q는 5921.86 J/mol이다.
(4) 오차율
이론값 : 57200 J/mol
실험상의 NaOH의 당량을 이용한 중화열 : 5921.86 (J/mol)
이론상의 NaOH의 당량을 이용한 중화열 : 5921.86 (J/mol)
① 이론값과 실험상의 NaOH의 당량을 이용한 중화열비교
cal)
∴ 오차율은 89.65 %이다.
② 이론값과 실험상의 NaOH의 당량을 이용한 중화열비교
cal)
∴ 오차율은 89.65 %이다.
∴ 실험 이론에 맞게 용액을 잘 제조하여서 실험의 이론값과 실험값의 차이가 없었다.
(5) 오차의 원인
- dewar bottle에 온도계를 끼우고 잘 교반을 시켜야하는데, 온도계가 dewar bottle안에서 교반시키기 위해 돌아가는 magnetic bar 에 닿아 깨지지 않도록 조 심하느라 잘 교반이 되지 않았다.
- 뚜껑에 끼운 온도계의 눈금은 그 상태로는 읽기가 어려워서 매번 온도계를 조금 씩 빼서 읽었기 때문에 그만큼의 온도차이가 생겼다. 그렇기 때문에 완벽한 단열 과정을 만들기가 어려웠다.
(6) Observation
중화열 측정 실험은 단열상태를 만들어 주는 것이 가장 중요한 요인이었다. 열량계의 단열상태를 만들어 주기위해 parafilm을 감는 등 최선을 다했지만 온도 측정 시 매번 온도계를 들어서 확인해야 했다. 그래서 완벽한 단열상태를 만들어 주기 힘들었다. 교반을 위해 넣어준 magnetic bar역시 열량계의 바닥이 두꺼워 잘 돌아가지 않았다. 우리가 사용하는 용액을 직접 만들었기 때문에 확실한 농도를 알기 위해 실험에 앞서 적정으로 표준화를 시켜주었다. 실험결과 실험책의 이론과 같은 농도와 몰수가 나와 용액은 정확하게 만들었다는 것을 확인했다. 온도가 급격하게 변하는 것이 아니었기 때문에 실험과정을 간단하고 어렵지 않았다. 열량계의 열용량 측정 후 중화열 측정 시 NaOH에 HCl을 넣어주자 급격하게 내려간 온도변화가 관찰되었다.
9. Discussion
(1) 중화열
염기와 산을 중화할 때 발생하는 열량. 보통 염기, 산 각 1g 당량이 발생하는 열량 으로 나타낸다. 25℃에서 상당히 묽은 강한 산, 강한 염기의 종류에 관계없이 일정하 며 약 13.9kcal이다. 그 이유는 묽은 용액에서는 강한 산, 강한 염기는 완전 이온화 되어 있어, 중화 반응은 OH + H → H₂O가 되며, 다른 이온의 존재에 관계없이 산 또는 약한 염기의 중화열은 위의 규칙에서 어긋난다. 중화열은 액체 열계량에 의해 측정한다. 열량은 상당히 크기 때문에 측정은 비교적 쉽지만 단, 공기 중의 이산화탄 소의 영향에 주의하지 않으면 안된다.
(2) 중화당량
주로 유기산의 분석에서 사용하는 용어이다. 유기산이 알칼리에서 중화되어 수용성 의 나트륨염을 생성하는 경우에는, 유기산을 물 또는 에탄올에 녹이고 페놀프탈레인 을 지시약으로 사용하여 농도를 정한 수산화나트륨 수용액(약 N/10의 것을 사용한 다.)에서 적정할 수 있다. 이 경우, 수산화나트륨 1당량에 의해 중화되는 유기산의 그램수를 그 산의 중화 당량이라고 한다. 시료의 중량을 wg, 수산화나트륨 수용액의 규정도를 N,중화에 필요한 알칼리의 부피를 vmL이라 하면,
중화 당량 = 1000w /vN
중화 당량은 그 산의 분자량을 분자 내에 포함되는 산성 작용기(예를 들면 카르복시 기)의 수로 나눈 값이다. 따라서 산성 작용기의 수와 중화 당량을 알면 그 유기산의 분자량이 계산된다.
(3) 열용량
물질의 온도가 올라가면 그 내부에너지가 증가한다. 온도가 올라가는 정도는 가열하 는 조건에 따라 다르며 여기서는 시료가 일정 부피의 용기 속에 들어 있다고 생각한 다. 임의 온도에서 이 곡선의 기울기를 그 온도에서의 계의 열용량이라고 부른다. 일 정 부피하에서의 열용량을 Cv로 표시하는데 정식으로는 다음과 같이 정의된다.
Cv=
이 표시는 편도 함수를 나타내는 것이다. 편도 함수는 한 변수를 제외한 나머지 모 든 변수들을 일정하게 놓고 계산한 기울기이다. 이 경우에는 내부에너지가 시료의 온 도와 부피에 따라 변하지만 부피를 일정하게 놓았을 때의 U의 온도에 따른 변화에 대 해서만 생각하라는 것이다.
열용량은 세기 성질이다. 일정 부피에서의 몰질량 Cv,m은 1몰의 물질의 열용량이며 세기 성질이다(모든 몰 량은 세기 성질이다). 용도에 따라서는 단위 질량, 즉 1g의 열용량이 필요 한데 이것을 비열용량(비열) 이라고도 한다. 일반적으로 열용량은 온 도에 의존하며 대단히 낮은 온도에서는 영에 접근한다. 그러나 실온이나 그이상의 온 도에서는 온도에 대한 변화율이 매우 작으며 그리 하여 근사적인 목적에서는 열용량 을 온도에 무관하다고 볼 수 있다.
열용량은 일정 부피 계의 내부에너지 변화를 온도 변화와 연관시키는데 이용할 수 있다. dU=CvΔT (일정 부피에서)
즉 미소한 농도 변화는 미소한 내부 에너지 변화를 일으키고 그 비례상수는 일정-부 피 열용량이다 관심 대상이 되는 온도 영역에서 열용량의 온도에 무관하면 유한한 온 도 변화 ΔT가 다음과 같이 유한한 내부 에너지의 변화로 볼 수 있다.
내부 에너지 변화는 일정한 부피 하에서 공급된 열과 같으므로 위의 식 다음과 같이 쓸 수 있다.
qv=CvΔT
이 식을 이용하면 시료의 열용량을 쉽게 측정할 수 있다. 즉 측정된 열량을 시료에 가하고 여기에 기인되는 온도 상승을 모니터 한다. 그러면 가한 열과 여기에 기인되 는 온도 상승의 비가 이 시료의 열용량이 되는 것이다.
열용량이 크다는 것은 일정한 주어진 열량으로 온도가 조금밖에 올라가지 못함을 뜻 한다.(즉 시료에 대한 열용량이 크다) 열용량이 무한대일 때에는 아무리 많은 열을 가해 주어도 온도가 올라가지 않는다.
10.Reference
- 물리화학/ P.W.Atkins/ 청문각/ 1997년/ p153~155
- 화학대사전 8 /김창홍 외 5인 감수/ 세화/ 2001/ p37~38

키워드

중화열,   열량계법,   NaOH,   HCl