[물리화학실험] 어는점내림에 의한 분자량 결정 Molecular Weight Determination by Freezing Point Depression

소개글

[물리화학실험] 어는점내림에 의한 분자량 결정 Molecular Weight Determination by Freezing Point Depression에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 시약 및 기기
4. 실험과정
5. 실험결과
6. 고찰
7. 참고문헌

본문내용

의 이론으로부터 용질(나프탈렌)의 분자량은
: 용질의 분자량, : 어는점 내림, : 용매의 질량, : 용질의 질량,
: 몰랄 어는점 내림 상수이므로,
1) 어는점 내림()
(어는점 내림)
= (순수한 benzene의 어는점) - (naphthalene이 가해진 benzene의 어는점)
= 5.39℃- 4.42℃
= 0.97℃
2) 용매(Benzene)의 질량()
[온도에 따른 benzene의 밀도]
<표 4> 참 고
[온도에 따른 benzene의 밀도]
<그림 8> 참 고
[13℃에서 benzene의 밀도 구하기]
13℃에서 밀도 = -0.001 × 13℃ + 0.8976
= 0.8846g/ml
Benzene의 질량 = 부피 × 밀도
= 30ml × 0.8846g/ml = 26.538g
위와 같이 계산할 수 있고, 용질(나프탈렌)의 질량()은 0.5g이다.
= = 99.45g/mol
◇ 오차율 구하기
나프탈렌의 이론적인 분자량 128.174g/mol이고, 실험값은 99.45g/mol이므로,
=
6. 고찰
용액의 총괄성은 오로지 용질 입자의 수에 의해서만 결정되는 성질을 의미한다. 어는점 내림 현상 모두 수식으로 표현하면 이 된다. 이 식에서 K값은 상수이며, m은 몰랄농도를 나타낸다. 몰랄농도는 용질의 몰수와 비례하는 값이므로, 어는점 내림 현상은 용질의 양에 비례하는 총괄성을 나타내는 성질 중의 하나라고 할 수 있다. 이 총괄성을 이번 실험에서는 분자량을 결정하는데 이용하였다. 실험을 통해 얻은 나프탈렌의 분자량의 오차율은 22.41%로 매우 컸다. 실험 시 용매(Benzene)의 윗부분과 아랫부분의 어는 속도가 달랐는데 이러한 불균일한 냉각으로 인해 온도측정에 오차가 생긴 것으로 생각된다. 둥글게 구부린 젓개철사 대신 자석젓개를 사용하여 시료가 균일하게 얼 수 있도록 했으면 오차를 많이 줄였을 것 같다.
어는점 내림을 통해 용질의 분자량을 구하는 식으로부터 용액의 농도가 증가할수록 어는점과 온도변화 속도가 낮아지는 것을 예측할 수 있는데, 이는 실제로 용매분자의 고체화를 위한 이동을 용질 분자가 방해하기 때문이라고 생각한다.
베크만 온도계는 수은이 민감하여 다루기가 힘들었다. 이번 실험을 통해 베크만 온도계를 사용하며 알아낸 사실인데, 많은 물을 이용해서 중탕시키면 물이 매우 천천히 식기 때문에 수은연결을 깨트리지 않을 확률이 높아질 것이다.
어는점 내림의 실생활 적용의 예는 제설작업때 염화칼슘을 얼음위에 뿌려 어는점을 내려 액화시킬 수 있다. 자동차 부동액 또한 그와 비슷한 예이다.
7. 참고문헌
김성규 외 22명,『물리화학실험』, 대한화학회, 청문각, 2009, p48~56
김정림, 『물리화학 실험』, 자유아카데미, 2003, p42~47
최종하 외 2명, 『물리화학실험』, 자유아카데미, 2013, p151~158
구글, 그림 이미지 참조
네이버, 시약 표 참조
<그림 1>
<그림 2>
<그림 3>
<그림 4>
<그림 5>
<그림 6>
<그림 7>
<그림 8>
<표 1>
용매
어는점(℃)
(℃)
물
0.00
1.86
벤젠
5.50
5.12
나프탈렌
80.0
6.9
<표 2>
시간(sec)
온도(℃)
시간(sec)
온도(℃)
시간(sec)
온도(℃)
0
6
720
5.34
1440
5.39
30
5.8
750
5.35
1470
5.39
60
5.7
780
5.35
1500
5.39
90
5.6
810
5.35
1530
5.39
120
5.5
840
5.35
1560
5.39
150
5.5
870
5.36
1590
5.39
180
5.47
900
5.37
1620
5.39
210
5.45
930
5.37
1650
5.39
240
5.42
960
5.37
1680
5.39
270
5.41
990
5.37
1710
5.39
300
5.4
1020
5.38
1740
5.39
330
5.37
1050
5.38
1770
5.39
360
5.36
1080
5.38
1800
5.39
390
5.35
1110
5.39
1830
5.39
420
5.34
1140
5.39
1860
5.39
450
5.34
1170
5.39
1890
5.39
480
5.34
1200
5.39
1920
5.39
510
5.34
1230
5.39
1950
5.39
540
5.33
1260
5.39
1980
5.39
570
5.32
1290
5.39
2010
5.39
600
5.32
1320
5.39
2040
5.39
630
5.33
1350
5.39
2070
5.39
660
5.33
1380
5.39
2100
5.39
690
5.33
1410
5.39
<표 3>
시간(sec)
온도(℃)
시간(sec)
온도(℃)
시간(sec)
온도(℃)
0
6
720
4.29
1440
4.37
30
5.55
750
4.29
1470
4.38
60
5.31
780
4.29
1500
4.39
90
5.11
810
4.29
1530
4.4
120
4.97
840
4.29
1560
4.41
150
4.87
870
4.27
1590
4.42
180
4.78
900
4.27
1620
4.39
210
4.71
930
4.27
1650
4.3
240
4.65
960
4.25
1680
4.12
270
4.6
990
4.24
1710
3.97
300
4.53
1020
4.23
1740
3.86
330
4.5
1050
4.22
1770
3.79
360
4.46
1080
4.22
1800
3.75
390
4.43
1110
4.22
1830
3.7
420
4.41
1140
4.24
1860
3.68
450
4.39
1170
4.25
1890
3.66
480
4.37
1200
4.26
1920
3.65
510
4.36
1230
4.27
1950
3.65
540
4.34
1260
4.29
1980
3.65
570
4.33
1290
4.3
2010
3.65
600
4.31
1320
4.31
2040
3.65
630
4.3
1350
4.33
2070
3.65
660
4.3
1380
4.34
2100
3.65
690
4.29
1410
4.35
<표 4>
온도(℃)
밀도(g/㎖)
0
0.8990
15
0.8787
20
0.8765
25
0.8737

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