bomb calorimeter

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bomb calorimeter에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

관예한 열함량 변화의 값은 같다는 것이다. Q = C W △ T 이고 식을 이용해서 구하거나 직접 독점이 곤란한 경우에는 열화학 반응식을 이용하여 간접적으로 구한다. 열화학 반응식에서 엔탈피 변화의 이론값은 생성물의 엔탈피의 합에서 반응물의 엔탈피의 합을 뺀 것이다.
엔탈피 변화 △H = Σ H (생성물) - Σ H (반응물)
2-5) 열용량 데이터
3. 실험 장치 및 시약
3-1)실험장치
봄베 열량계, 백금선 펠릿, 압축기 ,Plain jacket calorimeter pellet press, 0.01 ℃ 정밀도를 갖는 온도계
3-2)실험시약
-벤조산
화학식 C6H5COOH
분자량 122.13
끓는점(250℃) 이하의 온도(100℃)에서 승화
녹는점 121~125℃
무색의 결정으로, 찬물에는 녹기 어렵지만 뜨거운 물에는 잘 녹는다. 아세톤·에탄올·에테르 등의 유기용매에는 잘 녹으나, 석유에테르에는 녹기 어렵다. 각종 금속과 염을 생성하며, 알코올과 에스터를 만든다.
톨루엔을 다이크로뮴산염·황산으로 산화하면 생기는데, 공업적으로는 주로 프탈산무수물이나 벤조트라이클로리드로부터 제조
-나프탈렌 [Naphthalene]
고체에서 액체를 거치지 않고 바로 기체로 변화하는 승화성 물질이며 벤젠고리 두 개가 이어져 있는 방향족 탄화수소 화합물
분자식은 C10H8
비늘 모양의 무색 결정
분자량 128
녹는점은 80.3℃
끓는점은 217.97℃
비중은 0.975(25℃)
4. 실험과정
1)benzoic acid(벤조산)을 0.7g 이하의 무게를 정량한 후 펠릿압축기를 사용하여 펠릿을 만든다.
2)펠릿의 무게를 달아 시료접시 안에 넣는다.
3)단위시간당 연소열이 알려진 백금선을 10cm정도 잘라 봄베전극양쪽 끝에 붙이고 펠릿과 달게 조절한다.
4)봄베뚜겅을 덮고 조인다.
5)통을 산소통과 연결시키고 산소압력이 25기압이 될 때 까지 천천히 유입시킨다.
6)실온과 같게 조절한 물 1200ml를 열량계 속에 캔이 윗부분 바로 아래까지 잠기도록 넣어주고 캔을 단열 자켓 속에 넣는다.
7)점화 도입선을 연결하고 통을 물속에 담근다.
8)단열 자켓의 뚜껑을 닫고 온도계를 삽입한다.
9)젓개를 동작시키고 자켓의 온도와 캔 속의 물의 온도가 0.03℃ 이내에서 같도록 조절한다.
10)평형에 도달 할 때 이때 캔 속에 설치한 온도계의 눈금을 읽고 이 온도를 초기의 온도 T1 으로 결정한다.
11)점화 버튼을 눌러 연소를 시작한다.
12)30초 간격으로 측정하며, 온도 변화를 관찰하고 일정한 온도에 도달하였을 시 이 온도를 최종온도 T2로 정한다.
13)연소반응이 끝나면 밸브를 열고 압력을 뺀 후 뚜껑을 연다.
14)산화되지 않은 퓨즈선의 길이를 측정한다.
15)연소 엔탈피를 계산한다.
16)통과 열량계는 닦고 말린다.
17)나프탈렌도 위와 같은 방법으로 실험한다.
5. 실험 결과
<벤조산의 연소열에 대한 시간에 따른 온도변화>
-실험에 사용한 벤조산 = 0.7g
-시작온도(T1)=15.7 ℃
-최종온도(T2)=19.7 ℃
-△T= 4 ℃
-잔여 백금선의 길이 = 2.8cm
-벤조산의 이론상 발열량 : 6318 cal/g
-연소된 백금선의 열량(cal) = 2.3 cal/cm x 7.2cm (연소된 백금선길이)
= 16.56 cal
-벤조산의 열량(cal) = 6318 x 0.7 = 4422.6 cal
-열용량 C = = = 1109.79 cal/℃
<나프탈렌의 연소열에 대한 시간에 따른 온도변화>
-실험에 사용한 나프탈렌 = 0.62g
-시작온도(T1) =19.99 ℃
-최종온도(T2) =23.90 ℃
-△T = 3.91 ℃
-잔여 백금선의 길이 = 3.2 cm
-연소된 백금선의 열량 = 2.3 x 6.8 = 15.64 cal
-나프탈렌의 연소열
q =C Χ △T 15.64 = 1109.79 cal/℃ Χ 3.91 ℃- 15.64 cal
= 4323.64 cal
1g 당 연소열 = = 6973.61 cal/g
나프탈렌의 연소반응식
C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)
여기서, , Δn(10-12) =-2
분자량이 128.17 g/mol, R=8.314J/K, 1 cal = 4.164 J
=(6973.61cal/g * 128.174g/mol) - (2 x 8.314J/K*mol x 298K x 1cal/4.164J )
=892646.253 cal/mol
이론치 나프탈렌 연소 엔탈피 : 5156.3KJ/mol
단위환산 :　
=
6. 토의
이번 실험은 봄베 열량계를 이용해 표준물질인 벤조산의 열용량을 구하고, 그 것을 이용해 나프탈렌의 연소엔탈피를 구해보는 실험이었다.
우리가 구한 값을 이론치와 비교해보면 결과에서와 같이 72.09%임을 확인 할 수 있었다. 실험 중 열손실이 일어나서 이런 오차를 보였다. 우선 용기에 산소를 주입하는데 조금씩 세어 나왔는데 이 것 때문에 오차가 생긴 것이다. 실험 시 정확하게 25기압을 맞춰 주어야 했지만 용기의 문제로 산소가 세어 나오고 우리가 눈으로 직접 산소기압을 맞추는데 육안으로는 조금 문제가 있었다.
그리고 물의 온도에서 오차를 생각해 볼 수 있다. 과정 9번에 나왔듯이 0.03℃ 이내로 조절해야 했지만 실험할 때 생각하지 않고 바로 물을 넣고 했던 것이 오차의 원인으로 생각된다.
마지막으로 실험기구 조작에 문제가 있었다. 퓨즈전극 중 하나가 떨어져 있어서 접촉이 잘 된 건지 확인할 수 없고 연소가 잘 되고 있는지도 확인을 할 수 없었다. 다음 실험자들을 위해서 이점은 빨리 조치를 취해야 할 것이다.
이 실험에 대해 공부를 하는 중 본 내용인데, 연소 후 봄베 내 질소의 연소로 인해 생성되는 열량을 보정하는 실험을 추가 해 주는 것도 이 실험의 오차를 줄이는데 좋은 역할을 할 것이다.
7. 참고문헌
화학 및 생명과학을 위한 화학열역학 , 자유아카데미 , 개정판
일반화학 제4판, McMURRY, 녹문당
네이버 백과사전
http://blog.naver.com/luckyjaemin?Redirect=Log&logNo=100147575175
http://aladdin07.blog.me/150135589759

키워드

봄베열량계,   물리화학,   실험보고서