보고서 설명

♠ 실험제목 : 어는점 내림과 분자량 측정

♠ 실험목적 : 이 실험에서는 용액의 어는점 내림을 이용하여 용질의 분자량을 결정한다

♠ 실험이론 : 액체의 어는점은 고체와 액체가 평형 상태에 있는 온도이다. 순수한 액체의 어는점은 순도의 기준으로써 물질을 확인하는데 이용된다. 용액의 어는점은 분자량 결정에 이용되고 또한 합금과 다른 고체들의 열적 분석에 이용된다. 이 실험을 하면, ‘왜 수용액에서 용질은 어는점이 내려가는가?’ 하는 의문이 생긴다.

본문일부 및 목차

실제로 고체와 액체가 존재하는 것은 물질 속에 들어있는 분자들간의 인력이 존재하기 때문이다. 만약 그러한 분자간의 인력이 없다면, 모든 물질은 가스 상태로 존재할 것이다. 분자간의 인력과는 반대로, 분자들은 절대온도 0℃ 이상의 모든 온도에서 자유롭고 무질서한 운동의 영향으로 뒤범벅되며 분자군을 형성하려고 한다. 용액의 온도가 낮아지면, 그 분자들의 평균 운동에너지는 감소하며, 분자들간의 충돌이 약해진다. 결국 어는점에 가서는 분자간의 인력을 극복할 수 있게 된다. 만약 용액이 순수하지 않고, 어떤 용질을 포함하고 있다면, 그 용질 분자는 용매분자의 유기적 결합을 방해하며, 운동에너지는 더 낮아진 온도에 의해 감소될 것이고, 그 결과 용매 분자는 걸정체가 된다. 그래서 용액의 어는점, 즉 용매가 첫 번째로 결정화되는 온도는 그 용매가 순수할 때보다 더 낮아진다.
어는점 내림의 범위는 용매 속에 녹아 있는 용질(분자 또는 이온)의 수에 의존하며, 이것은 용액 속의 용질의 농도에 의존하다고 할 수 있다. 이것은 실험적으로 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
여기서 는 용액의 어는점에서 순수한 용매의 어는점을 뺀 것이고, 은 용액의 몰랄 농도이며,는 어는점 내림 상수로서 용매의 특성이다. 몰랄농도는 용질의 몰수를 용액의 무게(㎏)로 나눈 것으로 정의한다. 어는점 내림 상수의 단위는이다.

실험방법
1. 어는점 내림장치와 벤젠 20.2g, 나프탈렌, 얼음물을 준비한다.
2. 준비한 어는점 내림장치의 제일 안쪽에 들어있는 시험관에 벤젠 20.2g을 넣는다.
3. 이 시험관을 얼음물에 담궈 약 6℃가 될 때까지 얼린다.
(이는 미리 벤젠의 어는 점인 5,5℃가 되도록 하여 빨리 실험을 할수 있도록 하기 위한 것이다.)
4. 그 다음 이 시험관에 나프탈렌 0.5g을 넣고 벤젠에 녹인다.
5. 어는점 내림장치를 중탕으로 해서 시험관의 용액이 얼게한다.
6. 온도를 20초 간격으로 재어 노트에 기록한다.
(이때 구리막대로 저어 용액이 골고루 얼도록 해준다.)
7. 그 시험관에 다시 0.1g의 나프탈렌을 넣고 온도를 기록한다.
8. 온도가 더 이상 내려가지 않을 때까지 나프탈렌 0.1g씩 첨가하여 온도를 기록한다.
9. 시간이 지나도 더 이상 온도가 내려가지 않을 때 어는점으로 간주한다.

♠ 실험결과

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