[물리화학실험]이온세기 효과 실험

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본문내용

있다.
여기서 는 평균 활동도 계수이다. If, 다른 전해질로부터 생긴 공통이온이 없고, 다른 반응이 일어나지 않는다면 일 것이다. 또 그 값은 용해도 s와 같을 것이다.
위에서 알 수 있듯이, 열역학적 평형 상수(K) 값은 일정한 P, T에서라도 물질의 용해도에 의해서 영향을 받음을 알 수 있었다.
이번 실험의 K값이 일정한 값을 가지지 못한 것은 1g을 넣은 AgAc의 용매에 대한 용해도 차 때문일 것이다. 50℃이상의 물에 bottle을 담갔지만 AgAc는 어떤 것은 거의 용해되고 어떤 것은 조금씩 남아 있었다. 그리고 25℃ 항온조에 넣었을 때나 침전이 생기도록 방치하였을 때나 bottle의 변화가 별로 관찰되지 않았다. 그래서 이 용액이 과포화, 포화, 불포화되었는지 객관적 판단 기준이 없어 알 수 없었다. 따라서, 용매에 AgAc가 녹은 정도에 따라서 그 농도 값이 결정되었을 것이다. 그러므로 열역학적 평형 상수(K)는 일정한 값을 가지지 않았다고 생각된다.
(2)이온 세기를 나타내는 식은 다음과 같다.
이 식을 통해서 이온세기는 이온의 전하량이나 농도에 의해 값을 가진다는 사실을 쉽게 알 수 있었다. 그리고 실험에서 구한 이온세기 data 값에서 보듯이 의 농도가 증가할수록 이온세기도 따라서 증가한다는 사실을 확인할 수 있었다. 하지만, 이 실험에서는 전하량이 +1, -1의 값만을 가져서 이온의 전하량에 따른 이온 세기 변화는 실험을 통해서는 알 수 없었다.
(3)Debye-Huckel
Debye_Huckel의 극한 법칙은 농도가 웬만큼 되면 활동도 계수가 식으로 계산한 값과 맞지 않지만 어떠한 용액이든 몰랄 농도가 낮아져서 극한에 이르면 잘 맞게 된다는 것이다. 하지만 이번 실험에서 을 통해서는 활동도 계수를 구할 수 없다. 왜냐하면, I → 0으로 갈 때 이 Debye-Huckel 극한 법칙은 적용되지만 이 실험에서 I=3이상으로 충분히 크기 때문에 적합하지 않다. 따라서 확장된 Debye-Huckel 법칙으로써 활동도 계수를 구해야 한다.
이를 통해서 구한 활동도 계수는 대부분이 1과는 거리가 먼 0.52 전후의 값이 측정되었다. 따라서 이 실험에 사용된 시약의 농도로는 Debye-Huckel 식을 통해서 구하는 것은 적합하지 않다고 하겠다. 그러므로 Debye-Huckel식을 통해서 활동도 계수를 실험적으로 측정하기 위해서는 시약의 농도를 대단히 낮추어 주어야 할 것이다.
cf.) 활동도 계수를 간접적 경로로 구하는 방법..
⇒용매의 활동도 변화에 관한 이론을 세운 다음, 용액 성분들 사이의 화학퍼텐셜을 연관시켜주는 Gibbs-Duhem eq.를 이용하여 용질의 활동도 계수를 계산한다.
이 방법으로 얻은 결과들은 약 0.1 mol/ kg 이상의 몰랄농도를 갖는 용액의 경우에도 상당히 신빙성이 있다.
6. 참고 (Reference)
물리 화학 실험, 대한 화학회, 청문각, p91～94
물리 화학, 안문선, 5th ed., 청문각, p386～390
분석 화학, 박기채외, 6th ed., 탐구당, p168～177

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