[질량, 질량측정, 몰질량, 분자질량] - 질량의 종류, 질량측정방법, 몰질량의 측정연구, 회전곡선활용과 은하질량연구, 끓는점과 어는점을 이용한 분자의 질량측정연구, 용수철을 이용한 부가질량측정연구 분석

소개글

[질량, 질량측정, 몰질량, 분자질량] - 질량의 종류, 질량측정방법, 몰질량의 측정연구, 회전곡선활용과 은하질량연구, 끓는점과 어는점을 이용한 분자의 질량측정연구, 용수철을 이용한 부가질량측정연구 분석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 질량의 종류

Ⅱ. 질량측정의 방법
1. 팔저울
2. 전자식 저울
3. 용수철 저울의 눈금 보정

Ⅲ. 몰질량의 측정연구
1. 실험 목적
2. 시약 및 기구
3. 실험 원리
1) 몰질량
2) mol의 개념과 아보가드로 수
4. 실험 원리

Ⅳ. 회전곡선활용과 은하질량연구

Ⅴ. 끓는점과 어는점을 이용한 분자의 질량측정연구
1. 용액의 증기 압력 내림
2. 몰랄 농도
3. 묽은 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림

Ⅵ. 용수철을 이용한 부가질량측정연구
1. 방법
2. 실험 절차
3. 결과

참고문헌

본문내용

Ⅴ. 끓는점과 어는점을 이용한 분자의 질량측정연구
1. 용액의 증기 압력 내림
예컨대 휘발성인 에탄올을 물에 녹인 용액의 증기 압력은 맹물의 증기 압력보다 높다. 그야 에탄올은 물보다 끓는점이 낮아 쉽게 증발하기 때문에 물이 증발하는 것을 방해하지 자기가 더 앞장서서 기화하기 때문이다. 그러나 비휘발성인 설탕을 물에 녹인 용액은 설탕 분자가 물이 증발하는 것을 부분적으로 방해하기 때문에 설탕물의 증기 압력은 맹물보다 더 낮아지게 된다. 이런 현상을 라울의 법칙이라고 한다. \"비휘발성, 비전해질인 용질이 녹아 있는 용액의 증기 압력 내림은 용질의 몰랄 농도에 비례한다.\"
2. 몰랄 농도
알고 있는 몰 농도는 \'단위 부피당 몰수\'를 뜻하는데, 이 경우 온도에 따라서 부피가 변하면 농도가 달라지므로 온도가 달라져도 농도가 변하지 않도록 하려면 새로운 농도 개념이 필요하다. 몰랄 농도는 용매 질량 1kg당 녹아 있는 용질의 몰수로 나타낸다. 용매의 질량을 기준으로 삼기 때문에 온도가 변해도 농도는 변하지 않는 게 특징이다. 몰랄 농도의 단위는 소문자 m을 사용한다. 예를 들어 설탕 1몰을 물 1kg에 녹였으면 1몰랄 농도(m = mol/kg)이다. 소금 2몰을 물 5kg에 녹였다면 2몰/5kg이므로 0.4m이란 것 알 수 있다.
3. 묽은 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림
용액의 증기 압력이 용매의 증기 압력보다 낮음을 보여 준다. 이런 용액이 끓으려면 낮아진 증기 압력을 회복해야만 하는데 (왜냐하면 끓기 위해서는 증기 압력이 외부 압력 대개는 대기압과 같아야 하지만 100C 수용액의 증기 압력이 낮아졌기 때문에) 그러기 위해서는 더 많은 에너지가 필요 온도를 더 높여야 끓게 된다. 따라서 끓는점이 올라가게 되는 것이다. 비휘발성 용질이 물 속에 녹아 있으면 물 분자가 결정화할 때 용질이 방해하기 때문에 어는점이 더욱 낮아지게 된다. 이것을 어는점 내림이라고 한다. 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림은 용액의 몰랄 농도에 비례한다.
DTb = Kbm, DTf = Kf m
(DTb : 끓는점 오름, Kb : 몰랄 오름 상수, DTf : 어는점 내림, Kf : 몰랄 내림 상수, m : 몰랄 농도)
그런데, 물 1kg에 설탕 1몰을 녹인 용액과, 물 1kg에 소금 1몰을 녹인 경우를 비교하면, 소금을 녹인 경우의 끓는점이 더 높고 어는점이 더 낮음을 알 수 있는데, 이것은 소금이 전해질이어서 물 속에서 비전해질인 설탕보다 2배나 많은 입자들이 생기기 때문이다. 소금과 같이 물 속에서 거의 100% 이온화하는 물질은 비전해질을 녹인 용액에 비하여 어는점은 더욱 낮아지고 끓는점은 더욱 높아진다. 예를 들자면, 물 1kg에 용질 1몰을 녹인 용액의 경우는 다음과 같다.
설탕물 NaCl(aq) CaCl2(aq) Al2(SO4)3
끓는점 오름(0C) 0.52 1.04 1.56 2.60
끓는점(0C) 100.52 101.04 101.56 102.60
어는점 내림(0C) 1.86 3.72 5.58 9.30
어는점(0C) -1.86 -3.72 -5.58 -9.30
설탕 1몰이 물에 녹으면 총 입자 수는 1몰이지만, 소금(NaCl) 1몰이 물에 녹으면 다음과 같이 이온화하여
　 NaCl --> Na+ + Cl-
처음 1몰 0몰 0몰
이온화 -1몰 1몰 1몰
나중 0몰 1몰 1몰
총 입자수는 1몰(Na+) + 1몰(Cl-) = 2몰. 따라서 어는점 내림과 끓는점 오름이 설탕물에 비해 2 배가 된다. 같은 이치로 염화칼슘(CaCl2 --> Ca2+ + 2Cl-)은 이온화에 의해 설탕물보다 3배 효과, 황산알루미늄(Al2(SO4)3 --> 2Al3+ + 3SO42-)은 5배 효과가 생기게 됨을 알 수 있다. 바닷물이 추운 겨울에도 쉽게 얼지 않는 이유(물론 가장 큰 이유는 파도가 치기 때문이지만) 중의 하나를 배웠다. 용액의 어는점 내림과 끓는점 오름은 용액 속에 있는 용질의 입자 수에 의존한다는 점이다.
Ⅵ. 용수철을 이용한 부가질량측정연구
공기 중에서 용수철에 매달린 부체의 진동주기()와 수면에서 용수철에 매달린 부체의 진동주기()는 서로 다르다. 용수철에 같은 무게작용 하여도 물속에서 용수철에 매달려 있는 부체는 진동 시 부가질량이 작용하여 공기 중에서 진동하는 부체보다 그만큼 주기가 길어 질 것으로 예상된다. 이때 나타나는 주기의 차이를 이용하여 다음과 같은 방법으로 부가질량(ma)을 측정하여 보았다.
1. 방법
수면에서 자유 진동하는 부체의 주기(T)=수면에서 용수철에 매달린 부체의 진동주기()로 하고 공기 중에서 용수철에 매달린 부체의 진동 주기()와 비교하여 부가 질량(ma)을 구한다.
2. 실험 절차
(1) 질량 m인 부체를 수면에서 가만히 눌렀다 놓아 자유 진동하는 부체의 진동 주기(T)를 측정한다.
(2) 같은 또 하나의 부체를 질량을 2m으로 한 후 용수철에 매달고 실의 길이를 조절하면서 (1)에서의 부체와 같은 깊이로 잠기게 하여 같은 부력을 받도록 한다.
F(용수철에 작용하는 힘) = Mg(용수철에 매달린 부체의 무게) - mg(부력) = mg
∴ M=2m
(3) (2)의 용수철에 매달린 부체를 가만히 눌렀다 놓아 (1)에서 자유 진동하는 부체의 주기(T)와 일치하도록 실의 길이 용수철 늘어난 길이를 조절하면서 용수철을 잘라내 용수철의 탄성율(k)값을 결정한다.
k== →결과: 탄성계수 k값이 결정된다.
(4) 이 용수철에 질량 m인 부체를 공기 중에 매달아 주기(Ta)를 측정한다.
(5) 공기 중에서의 주기()와 용수철에 매달린 수면에서의 부체의 주기()와 비교하여 부가질량을 구한다.
= 2 , = = T
: = :
∴ = ( /) m - m
3. 결과
부체의 부가질량은 단면적이 커질수록 증가됨을 보인다.
참고문헌
김정구 외 편저, 기초 물리학, 학원사, 1986
김광훈, 전기회로 기초 실험, 제7·11·12장 저항측정과 전류·전압 법칙, 동일 출판사
대한화학회, 표준일반화학 실험 제5개정판, 천문각
조희영·박승재, 과학론과 과학교육, 교육과학사
최재성, 분석화학, 동화기술, 1997
Erwin Kreyszig, Kreyszig 공업수학下, 범한서적

키워드

질량,   질량측정,   몰질량,   분자질량,   부가질량