표면장력 실험

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표면장력 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

y jar, test tube two-hole stopper assembly, 큰 clamp, 온도계 clamp, clamp holder2개, 200ml volumetric flask, 온도계
50ml pipette, pipette bulb, 250ml beaker, 0.8M n-butanol(250ml),
4M NaCl(400ml)
1). 질산.[窒酸, nitric acid]
화학식 HNO₃로 표시되는 물질 또는 그 수용액. 보통은 수용액을 가리킨다. 아세트산 ·황산에 이어서 오래 전부터 알려져 왔으며 중요한 강한 산의 하나 이다. 8세기경 아라비아에서 녹반 FeSO4 ·7H2O, 또는 백반 KAl(SO4)2·12H2O 와 초석(硝石) KNO3를 혼합하고 증류시켜 제조하였다. 17세기에 들어와서 J.R.글라우버가 이것을 개량하여 비트리올유(황산)와 초석의 혼합물을 증류하여 순수한 질산을 제조하였다. 구리 ·은 등을 녹이기 때문에 비트리올유보다도 강 하다는 데서 강한 물이라는 뜻의 라틴어를 따서 aqua fortis라 불리고, 또 초석 으로부터 얻어진다는 뜻에서 영국에서는 초석의 정이라는 뜻인 spirit of nitre 라고도 불렸다. 질산이라는 말은 1789년 A.L.라부아지에에 의하여 프랑스어로 acide nitrique라 명명된 이후 사용하게 되었다.
2). n-butanol.
지방족포화알코올의 일종으로, 부탄의 수소원자 1개를 히드록시기로 치환한 화합물. 노르말 부탄올이라고 한다. 화학식 C4H9OH. 분자량 74.12이다. 단지 부탄올이라고 할 때는 이것을 가리키는 경우가 많다. 퓨젤유 속에 존재하며, 특유한 냄새가 나는 무색의 액체이다. 녹는점 －89.5℃, 끓는점 117.5℃이다. 30℃의 물에는 7.08부피% 녹지만, 완전히 섞이지는 않는다. 에탄올 ·에테르 등 유기용매(有機溶媒)와는 임의의 비율로 섞인다. 아세톤부탄올 발효에 의하여 아세톤과 함께 생성되며, 또 옥소(oxo)합성에 의하여 생성되는 부틸알데히드를 거쳐 합성하는 방법도 알려져 있다. 아세트산에스테르인 아세트산부틸은 용제로 사용되며, 프탈산에스테르는 가소제로 쓰인다.
3). NaCl염화나트륨. [鹽化-, sodium chloride]
나트륨과 염소의 화합물 식염, 즉 소금을 말한다. 화학식 NaCl. 엄밀한 의미에서 염화나트륨을 주성분으로 하는 식용 소금과 순수화학약품으로서의 염화나트륨은 구분해야 한다. 사람이 살아가는 데 있어서, 또 화학공업의 원료로서 극히 중요 하기 때문에, 옛날부터 다량으로 채취되었다. 천연으로는 바닷물 속에 평균2.8% 함유되어 있으며, 암염으로 땅 속에도 존재한다. 등축정계에 속하는 무색 결정으 로, 결정 속에서 결합간격 2.82 , 녹는점 800.4℃, 끓는점1,400℃, 비중 2.16 (20 ℃), 굴절률 1.5443이다. 녹는점 이상에서는 휘발성이 높고, 기체가 되면 NaCl 분자가 존재한다. 보통 마그네슘 등의 염류를 함유하며 조해성이 있다. 100g의 물에 0℃에서 35.7g, 100℃에서 39.8g 녹는다. 알코올에는 잘 녹지 않 으며, 포화용액은 0℃ 이하에서 무색 단사정계의 이수화물 NaCl·2H2O를 생성 하며, －21.3℃에서 함빙정을 만든다. 이것을 이용하여, 염화나트륨과 분쇄한 얼 음을 섞음으로써 －21℃의 냉각제를 만들기도 한다.
5. 실험방법.
1). 모세관을 뜨거운 질산으로 빨아들이고 증류수로 헹군다.(모세관이 깨끗해야 좋은 결과를 얻을 수 있다
2). 그림과 같이 실험 장치를 꾸민다.
3). 액체가 올라간 높이를 기록하여라. 압력 입구를 불어서 모세관 속의 액체 준위를 올라가게 하여라. 압력을 없애고 액체가 떨어진 후 평형 준위를 기록하여라.
4). 계로부터 공기를 빨아내어 모세관 속의 준위를 낮게 하여라. 압력을 되돌렸을 경 우에 액체 오름의 높이를 기록하여라.
5). 모세관을 올리거나 낮추어서 모세관의 다른 점에서 메니스커스가 평형에 이르도록 하여라. 액체 준위를 올리는 경우와 낮추는 경우의 결과를 기록하면서 이 과정을 되풀이하여라.
6). 순수한 물의 높이 h를 결정한다.
7). 최소한 4번은 실시한다. 바깥쪽 액체의 수치도 측정해야 한다.(좋은 값을 얻지 못했다면 모세관을 다시 씻고 다시 측정한다.
* 결과처리방법.
1. 모세관과 시험관의 액면차 : h/cm
2. 모세관 반지름 구하기
25℃항온조 실험 → 25℃의 증류수 표면장력(γ=71.97dyne/cm)을 기준
γ=hρgr/2 (g=980cm/s²)
r=2γ/hρg ⇒ r=(2×71.97dyne/cm)/ (1g/cm³×980cm/s²×3.78cm)=0.040cm
계산된 r(0.040cm)을 이용.
3. 우리가 실험에 사용하는 NaCl의 경우 모세관 상승법 ③에 유의하여 데이터 처리한다.
* 주의점.
1. 모세관을 수직 위치로 고정하여라.
2. 기준표면이 굽는 것을 피하기 위하여 바깥 관의 넓이가 모세관이 것보다 적어도 6배 이상이 되도록 하여라.
3. 모세관의 각 위치에서 마다 적어도 오름 준위 네 번과 내림 준위 네 번씩 읽어라. 오름 준위와 내림 준위가 한 눈금의 1/10이내에서 일치하지 않으 면 모세관을 다시 깨끗이 하여라.
4. 눈금을 읽기 위하여 휴대용 렌즈를 사용하라. 패럴렉스 사용은 피하라.
5. 모세관을 고무관 속에 집어넣지 마라. 고무관에다의 연결은 눈금이 없는 다른 유리관에다 하여라.
6. 눈금 매긴 것은 아주 잘 부스러지므로 모세관을 마개에다 억지로 끼어 넣지 마라.
참고문헌.
1. P.W.Atkins, Physical Chemistry,6th ed.,pp.905-906,free man,New york (1998)
2. W.D.Harkins, and R. W. Wampler, J.Amer.Chem.Soc.53,850(1931)
3. A.couper,"Surface Tension and Its Measurement," in B.W.Rossiter and R.C.Baetzold(eds.), Physical Methods of Chemistry,2d ed.,vol.IXA,chap.1, Wiley-Interscience,New York(1993)

키워드

표면장력,   모세관 상승법,   ring method,   drop-weight method