[A+] 액체의 혼합 레포트

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목차

1. 실험목적

2. 이론

3. 실험
3.1 기구 및 시약
3.2 실험방법

4. 결과 및 고찰
4.1 data sheet
4.2 실험결과
4.3 고찰

5. 참고문헌

본문내용

된다. 용질 입자가 용매 분자들의 공간을 대치할 수 있는 능력은 다음 세 가지 상호작용의 상대적 크기에 관련된다.
용매 용매 상호작용
용질 용질 상호작용
용매 용질 상호작용
여기서 용매 용질 상호작용의 힘이 용매 용매 상호작용의 힘과 용질 용질 상호작용의 힘보다 크다면 용해과정은 더 쉽게 일어나며, 만일 용매 용매 상호작용의 힘과 용질 용질 상호작용의 힘이 용매 용질 상호작용의 힘보다 크다면 용해과정은 잘 이루어지지 않는다.
용해과정은 3단계로 일어난다. 1단계는 용매 분자간의 분리, 2단계는 용질분자간의 분리이며 이들 과정은 분자간의 인력을 끊는 에너지가 필요하므로 흡연과정이다. 3단계에서 용매와 용질 분자가 섞이는데, 이 과정은 흡열 또는 발열 과정이다.
용해열 은 다음과 같이 주어진다.
만약, 용질-용매 간의 인력이 용매-용매간 인력과 용질-용질간 인력보다 크면 용해 과정은 유리하여, 발열과정( < 0)이다. 만약 용질-용매 간의 인력이 용매-용매 간의 인력이나 용질-용질 간의 인력보다 작으면 용해과정은 흡열반응( > 0)이다.
구분
발열 반응(H용해 <0)
흡열 반응(H용해 >0)
엔탈피
변화 그래프
H1 + H2 +H3 < 0
H1 + H2 +H3 > 0
열의 출입
용매-용매, 용질-용질의 인력을 극복하는 과정에서 흡수하는 에너지가 용매-용질의 인력이 형성되는 과정에서 방출하는 에너지보다 작음
→ 용매-용질 사이의 인력이 상대적으로 강함
용매-용매, 용질-용질의 인력을 극복하는 과정에서 흡수하는 에너지가 용매-용질의 인력이 형성되는 과정에서 방출하는 에너지보다 큼
→ 용매-용질 사이의 인력이 상대적으로 약함
용해도란 주어진 온도에서 정해진 질량(100g)의 용매에 녹을 수 있는 용질의 최대 질량수로 정의된다. 끼리끼리 녹인다라는 표현은 주어진 용매에서 어떤 물질(용질)의 용해도를 예측하는데 도움을 준다. 즉, 비슷한 크기의 분자간 상호작용을 하는 물질끼리 서로 잘 녹인다는 의미이다. 예를 들어, 사염화탄소()와 벤젠()는 둘 다 비극성액체이며, 분자간에는 분산력이 작용한다. 따라서, 두 액체를 혼합하면 잘 섞인다(miscible). 메탄올, 에탄올, 1,2-에틸렌글라이콜과 알코올들은 물과 수소결합을 할 수 있기 때문에 서로 잘 섞인다. 하지만 물과 기름은 섞이지 않는다. 두 개 이상의 물질을 혼합하는 과정에서 물질의 질량은 보존된다.
3. 실 험
3.1 실험기구 및 시약
100mL 눈금실린더 1개, 50mL 뷰렛 1개, 전자저울, 증류수, 에탄올
3.1 실험방법
잘 건조된 100mL 눈금실린더의 질량을 0.001g까지 정밀하게 측정한다.
눈금실린더에 약 40mL의 증류수를 넣고, 전체 질량을 0.001g까지 정밀하게 측정한 후, 부피를 0.1mL까지 읽어 기록한다.
에탈올을 체운 50mL 뷰랫을 이용하여 증류수가 포함된 눈금 실린더에 약 10mL의 에탄올을 첨가한다. 첨가된 에탄올의 부피를 0.01mL까지 기록한다.
에탄올이 첨가된 눈금실린더 속의 용액을 잘 흔들어 섞어준 후, 질량과 부피를 기록한다.
눈금실린더에 약 10mL의 에탄올을 추가로 첨가하며 3)과 4)의 실험을 반복한다.
용액의 온도를 기록한다.
4. 결과 및 고찰
4.1 Data sheet
4.2 실험결과
액체의 혼합 실험에서 물과 에탄올을 혼합하였을 때, 이론적인 부피는 실제 측정한 부피보다 큼을 알 수 있었고, 밀도는 이론적인 밀도가 실제 측정한 밀도보다 작음을 알 수 있었다.
4.3 고찰
실험을 끝내고 데이터 시트를 작성한 후 맨 처음 든 생각은 ‘어째서 이론상의 밀도와 실제 밀도의 차이가 생기는가?’였다. 그 후 고민해 본 결과 이는 액체의 혼합이 잘 이루어졌기 때문이라는 결론을 내렸다. 그렇게 결론을 내린 이유는 액체의 혼합이 이루어질려면 우선 용매 용질의 상호작용 힘이 용매 용매 상호작용의 힘과 용질 용질 상호작용의 힘보다 커야 한다는 조건때문이였다. 이를 조금 더 설명하자면 용질과 용질, 그리고 용매와 용매는 서로 혼합이 되기 전 어떠한 인력에 의해 서로 붙들려 있는 상태고 그 상태는 분자들끼리 일정한 간격을 두고 뭉쳐있다는 뜻이다. 하지만 이보다 더 큰 인력인 용매 용질 상호작용의 힘이 용질끼리 붙어있는 부분을 떼어 내고 용매끼리 붙어있는 부분을 떼어 내며 용매와 용질을 어떠한 인력으로 붙일 것이다. 이 인력은 기존에 있던 용매 용매 상호작용의 인력과 용질 용질 상호작용의 인력보다 큰 인력이기 때문에 용질과 용매는 원래 자기들끼리 붙어 있던 거리보다 더 가깝게 뭉처 있게 되고 이는 곧 액체 홉합 시 실제 부피가 이론상 부피보다 더 작아진다는 것을 의미한다. 결국 밀도는 질량/부피이고 그 부피가 줄어듦으로 당연히 밀도는 증가할 수 밖에 없다는 것을 알게 되었다. 또한 이론상 밀도와 측정하 실제 밀도의 차는 대부분 0.02 내외로 나왔는데, 마지막 부분인 에탄올을 40mL 넣은 부분에서는 0.01밖에 차이가 나지 않아 처음에는 우리 조가 에탄올을 넣는 부분에서 정확하지 않아 그런 결과가 나온 것이라고 생각했었는데, 지금 보고서를 쓰면서 찬찬히 생각해보니 두 액체가 섞일 수 있는 한도가 초과되어 더 이상 섞이지 못한 액체가 남아 부피의 차가 얼마 나지 않았다고 생각한다.
5. 참고문헌
유발 쌍극자의 정의: 두산백과, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1166156&cid=40942&categoryId=32252
분산력의 정의: 두산백과, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1276133&cid=40942&categoryId=32252
용해 과정에 대한 그림 첨부: 고등셀파 화학2
발열반응과 흡열반응에 대한 표 첨부: 고등셀파 화학2
쌍극자-유발 쌍극자에 관한 그림 첨부: 고등셀파 화학2
분산력에 관한 그림 첨부: 고등셀파 화학2
쌍극자-쌍극자에 관한 그림 첨부: 고등셀파 화학2
수소결합의 정의: 두산백과, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1115486&cid=40942&categoryId=32271
수소결합에 관한 그림 첨부: 고등셀파 화학2

키워드

액체의 혼합,   에탄올,   밀도,   혼합