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자연과학 다운로드 물리화학실험 다운로드 활성탄에 의한 아세트산의 흡착

[자연과학][물리화학실험] 활성탄에 의한 아세트산의 흡착

실험제목 :
활성탄에 의한 아세트산의 흡착

조 :
학 번 :
이 름 :

1. 실험목적
흡착에 대한 과정을 이해하고 수용액으로부터 아세트산이 활성탄에 흡착될 때 흡착 등온선(adsorption isotherm)을 그려본다.

2. 이 론
(1) 아세트산의 흡착
1) 흡착
접촉하고 있는 기체나 용액을 고체의 표면에 달라붙게 만드는 성질을 흡착이라고 한다. 표면으로 끌리는 물질을 피흡착질(adsorbate)이라고 하고 물질이 붙는 고체는 흡착제(adsorbent)라고 한다.

2) 흡착의 종류
물리흡착과 화학흡착이 있다.
물리흡착은 반데르발스 힘에 의해 일어나고 기상에서 상대적으로 많다.
화학흡착은 이온결합, 공유결합으로 일어나며 액상에서 상대적으로 많다. 화학흡착은 대체적으로 단분자층만을 형성하게 된다.

3) 흡착등온선
주어진 온도에서 용액 내의 농도와 단위 질양의 흡착제에 흡착 되는 용질의 양 사이의 평형관계를 흡착등온식이라고 한다.
실험을 하게 될 액상흡착에서 흡착에 영향을 주는 요인으로는 흡착제와 용질의 성질, 흡착제의 표면적, 용질의 농도, 온도 등이 있다.
흡착식은 BET형, Henrt형등 여러 가지가 있는데 실험에서는 프로인드리히와 랭뮤어의 흡착등온선에 대해서만 다루도록 한다.
프로인드리히의 흡착등온선은 일정온도에서 고체 흡착제와 평형에 있는 용액에서의 피흡착질의 농도(C)와 흡착제의 질량(m)과, 흡착제에 흡착되는 피흡착질의 질량(x) 사이의 관계식을 나타내주는 식이다.

x 〓 흡착된 피흡착질의 무게(g)
m 〓 흡착제의 무게(g)
c 〓 평형에서의 용질의 농도(mol/L)
k,n 〓 상수

k는 반응의 크기로 생각하면 되고 n은 말 그대로 상수이다. n은 그 의미가 조금 애매해서 프로인드리히 흡착등온식은 경험식이라고도 일컫는다.

이론적 의미를 알기 위해서 랭뮤어의 흡착등온식에 대해 알아보자.
일단, 랭뮤어의 흡착등온식은 단분자층의 물리화학 흡착에만 잘 들어맞는 식이기 때문에 아세트산과 활성탄은 단분자층만 형성하고 분자강 상호작용이 없다는 가정을 한다.

a 〓 포화흡착량에 관계하는 상수
b 〓 흡착열에 관계하는 상수

고체 표면 중 이미 용질분자가 흡착하고 있는 부분을 , 피흡착질 분자가 아직 흡착하고 있지 않은 부분을 (1-)라 놓으면 용질 분자의 흡착 속도는 aC(1-), 탈착속도는 a`이다. 흡착제와 피흡착질을 섞어 놓은 후 어느 정도 시간이 지나면 흡착 평형 상태가 된다.
1g당 표면적을 s로 놓고 mg 고체의 전표면적을 ms로 놓으면 대신에 쓸 수 있다.
이 식에서 b〓a/a`(포화흡착량에 관계하는 상수)로 썼다.
그림1. 랭뮤어의 흡착등온선

랭뮤어의 흡착등온선을 도식화하면 보통 그림1과 같은 모양의 결과를 얻을 수 있다.

4) 활성탄
활성탄소를 줄여서 활성탄이라고도 한다.
이름에서 알 수 있듯 대부분이 탄소로 되어 있고 유기 화합물에 대한 흡착력이 크다. 탄소로 이루어진 물질에 미세공을 발달시켜서 흡착력을 배가시킨 물질이다.

5) 흡착량에 영향을 주는 요인

흡착량 변화 요인
흡착물질 증가 조건
pH
낮은 pH
이온화와 극성
큰 이온화도와 작은 극성
농도
높은 농도
용해도
소수성
분자구조와 표면장력
방량족 화합물, 작은 표면장력
분자량
큰 분자량
흡착제 입경
작은 입경

실험에선 농도와 흡착제와의 관계만을 다루기 위해 나머지는 전부 같은 조건에서 실행한다.
3. 실험방법
▲ 6개의 250ml 삼각플라스크에 흡착제로서 약 2g씩의 활성탄을 넣고 1-6의 번호를 붙인다. 활성탄은 무게를 mg단위까지 평량한다.

플라스크번호
HAc(ml)
증류수
전체부피(ml)
1
100
0
100
2
50
50
100
3
25
75
100
4
15
85
100
5
10
90
100
6
5
95
100
▲ 100

자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11074027&sid=leesk55&key=

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자료제목 : 자연과학 다운로드 물리화학실험 다운로드 활성탄에 의한 아세트산의 흡착
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키워드 : 자연과학,물리화학실험,활성탄,의한,아세트산,흡착,다운로드,활성탄에,아세트산의
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신소재공학실험 다운로드 탄소강의 열처리 레폿

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신소재공학실험 다운로드 탄소강의 열처리

[신소재공학실험] 탄소강의 열처리

탄소강의 열처리

1.소개
일반적으로 탄소강이랑 철과 탄소의 합금 중 열처리에 의해서 성질과 조직을 개선 보강 할수 있는 것으로 0.026~2.11%의 탄소를 함유한 강을 말한다. 이번실험에서는 두가지의 탄소강, Sm20c와 Sm4c를 가지고 실험을 하게 되는데 이 두 탄소강의 화학성분은

SM20C
SM45C
c: 0.18~0.23
si: 0.15~0.35
Mn: 0.30~0.60
p: ≤ 0.030
s: ≤ 0.035
c: 0.42~0.48
si: 0.15~0.35
Mn: 0.60~0.90
p: ≤ 0.030
s: ≤ 0.035

이와 같이 구성되어 있으며 이 두 가지의 탄소강을 가지고 열처리를 한 후 노냉, 수냉, 공냉으로 각각 달리하여 냉각했을시 나타나는 경도와 현미경사진의 차이를 알아보려한다.
여기서 말하는 노냉은 열처리한 탄소강이 식을때까지 가열한 노에서 식히는 것을 말하며 수냉은 열처리한 탄소강을 노에서 빼내 물에 집어넣어 식히는 것을 말하고 공냉은 열처리한 탄소강을 공기 중의 상온에서 식히는 것을 의미한다.

2.실험과정
(1)열처리
①시편의 채취 및 절단
긴sm20c 와 sm45c의 재료를 실험을 하기위해 재료 당 약1.5cm의 시편으로 3조각씩 톱을 이용하여 자른다.
※ 쇠톱으로 잘라 거친 면이 생기므로 자른 시편의 한 면을 사포를 이용하여 눈에 흠이 보이지 않을 정도로 살짝 연마한다.
②열처리
그렇게 얻은 총6개의 시편을 노에 넣고 sm20c의 경우 920, sm45c의 경우 870에서 약 20분가량 열처리 후 재료 당 한 개의 시편은 수냉 공냉 노냉으로 식힌다.

(2)마운팅(mounting)
-마운팅이란 시표의 크기가 작아서 손에 쥐고서 시험편을 준비하기 어려운 경우에 손에 쥐고 다루기 편한 크기의 단순한 모양으로 만드는 작업인데, 마운팅을 하는 경우는 일반적으로 크기가 매우 작은것, 모양이 매우 불규칙한 것, 재질이 너무 연하거나 깨지기 쉬운것 또는 재료의 표면부위를 관찰하고자 할 때이다. 마운팅의 종류에는 클램핑 (Clamping)과 플라스틱 마운팅이있으며 플라스틱 마운팅에도 상온 성형용(콜드마운팅)과 가압가열형의 두가지가있지만 이번실험에서는 에폭시를 사용한 콜드마운팅방법을 사용하였다. 비커에서 경화제와 에폭시를 잘섞고 이것을 플라스틱형틀안에 시편을 넣고 부어준다. 이 과정에서 재료의 공냉 수냉 노냉의 시편이 섞이지 않도록 표시해주도록 하며 응고 후 내부에 기포가 생기지 않도록 주의하여 용액을 넣도록 한다. 이와 같은 과정이 끝나면 오랜 시간이 지난 후 형틀에서 굳어진 에폭시를 불리해낸다.

(3)연마
실험하는 동안 연마과정은 크게 두 가지로 진행되었다. 처음엔 사포를 사용한 grinding 을하였고 그 후에는 연마제를 사용한 polishing과정을 거쳤다.

①grinding:제판용 금속판의 표면을 제판에 알맞도록 갈아서 모랫발을 세우는 것.
- 조직을 관찰할 때 관찰부분이 나오지 않을 수 있으므로, 마운팅이 끝난 시편은 필요한 경우에 연마를 행한다. 이 작업은 시험편 표면의 오염물질 및 시료의 채취시 형성되는 변형부위를 제거하고 이 후의 현미경 관찰이 가능하도록 편평한 면을 열기 위해 행한다.
재료를 가지고 사포에 두고 일정한 방향으로 간다. 이때 주의할 점은 한쪽으로 힘이 쏠려 시편에 산이 생기지 않도록 주의하고 사포 위에 흐트러진 철분, 에폭시와 경화제의 가루들은 때때로 털어야 한다. 그리고 사포는 100-200-400-600-800-1200-2000의 순서로 바꿔가며 갈도록 하며 사포의 순서가 바뀔때마다 90°회전하여 다음번의 미세한 연마지로 앞의 조흔이 소멸제거될 때까지 연마한다. 시험편을 연마지에 누를 때 너무 힘이 강하면 발열하여 조직이 변하든지 연마면에 소성변형이 생기는 수가 있으므로 가볍게 누르고 천천히 움직이면서 왕복을 할 필요가 있다. 시험편을 연마지에 누를 때 너무 힘이 강하면 발열하여 조직이 변하든지 연마면에 소성변형이 생기는 수가 있다.

자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11042271&sid=leesk55&key=

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일반물리실험 올립니다 등전위선 실험(예비,결과 모두 포함) 다운받기

(등전위선 실험).zip

일반물리실험 올립니다 등전위선 실험(예비,결과 모두 포함)

1. 실험 목적„. 실험 원리…. 실험기구및 장치†. 실험 방법‡. 주의 사항ˆ. 결과‰. 검토 및 토의(오차원인 포함)Š. 참고 자료(참고문헌 포함)‹. 결론 FileSize : 312K

1. 실험 목적„. 실험 원리…. 실험기구및 장치†. 실험 방법‡. 주의 사항ˆ. 결과‰. 검토 및 토의(오차원인 포함)Š. 참고 자료(참고문헌 포함)‹. 결론 2. 실험 원리 전위차를 가진 두 전극(전하) 사이에는 항상 전기장이 존재한다. 전하량 q의 하전입자가 전기장 내에서 힘 F를 받을 때, 그 점에서의 전기장은 E=F/q로 정의된다. 한편, 그 점의 전위 V는 단위전하당의 위치에너지로 정의된다. 전기장 내에는 같은 전위를 갖는 점들이 존재한다. 이 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을, 2차원에서는 등전위선을 이룬다. 전기력선이나 등전위면은 전기장 내에서 무수히 많이 그릴 수 있다. 하나의 점전하 Q가 만드는 전기장의 전기력선은 Q가 있는 점을 중심으로 하는 방사선으로 그림 2.1.1(a) 와 같으며, 등전위면은 Q점을 중심으로 하는 동심구면이 된다. +Q의 점전하와 -Q의 점전하가 공간에 놓여 있을 때는 그림 2.1.1(b) 와 같은 전기력선과 등전위면을 그릴 수 있다. 등전위면 위에서 전하를 이동시키는 데 필요한 일 (W = q∆v)은 영(0) 이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이 없다. 따라서, 전기장의 세기는 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 점전하가 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해가는 경우이므로 전기력선은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 따라서, 전기장 E의 방향은 그 점에서 전위 V가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로의 미소변위를 dl이라 하면, E 와 V사이의 관계식은 → → → ^ V = ∫dE ∙ dl = ∫dE ndl 또는 → ^ E=(dv/dl)n 이다. 따라서, 전기장 E는 등전위선(면)에 수직이 된다. ^

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골재의 체가름 시험보고서 다운받기

(골재의 체가를 시험보고서).zip

골재의 체가름 시험보고서

골재의 체가름 시험보고서

시 험 보 고 서y
(골재의 체가름 시험)

목 차

1] 실험목적
2] 이론 및 원리
3] 시험용 기계기구 및 재료
4] 시험 방법
5] 시험 결과
6] 고 찰
7] 참고문헌

1) 시험목적

1) 본 실험은 골재의 입도상태를 조사하기 위하여 행한다.
2) 골재의 입도는 콘크리트의 워커빌리티(Workability)에 미치는 영향이 크다. 또한, 골재의 입도가 적당하면, 공극율이 축소되어 단위용적중량이 크고, 시멘트가 절약되며, 강도가 커지고, 수밀성, 내구성, 내마모성 등을 지닌 경제적인 콘크리트를 얻을 수 있다.
3) 골재의 입도는 체 통과율, 잔류율 등으로 표시하지만 체 통과율에 따라 골재 크기를 알 수 있다.
4) 골재의 입도, 입경(粒徑)을 조사하므로 콘크리트에 사용 골재로서 적당한가를 판단할 수 있으며, 콘크리트 배합설계를 할 때 자료로 이용할 수 있다. 건축공사 표준시방서에 표시된 표준배합표는 골재의 크기별로 건축공사용 콘크리트의 배합을 표시한다.

2) 이론 및 원리

1) 체의 [NO] 의미는 1inch의 1변을 몇 등분하는가를 나타낸 것이다.
예) No.4 체는 1inch의 눈금을 4등분(면적은 1inch2를 16등분)하는 체로 2.54÷4〓0.635㎜이나 망지름을 제하면 체눈금크기는 4.76㎜이다.

2) 채취시료의 분할 : 4분법과 시료분취기에 의한 법
① 4분법
- 건조한 시료를 철판 등의 위에 놓고 충분히 혼합한 후 쇼벨로 원추형을 만들고 일정한 두께 의 원으로 편다. 이 원형시료를 직교하는 두 지름으로 사분하여 사분한 시료 중 마주보는 대각방향의 것 2개만을 시료로 채취한다.
- 단, 남아 있는 시료가 시험에 필요한 양의 2배 이상 될 경우에는 다시 분취한다.

② 시료분취기에 의한 법
- 시료분취기는 잔골재용과 굵은골재용이 있으며 분취기의 밑은 서로 엇갈리는 두 개의 구멍으로 되어 있어 골재가 두 방향으로 분리되어 떨어진다.
- 이런 시료분취기에 넣어서 이등분된 시료중 한쪽에 대해서만 시험을 한다.
- 단, 이등분된 시료가 시험에 필요한 양보다 많을 경우에는 다시 시료분취기에 넣어서 필요한 양이 될 때까지 분할한다.

3) 굵은골재 와 잔골재(건축공사 표준시방서)
① 굵은골재 : 체 규격 5mm체에서 중량비로 85% 이상 남는 골재
② 잔골재 : 체 규격 5mm체에서 중량비로 85% 이상 통과하는 골재

4) 건축공사 표준시방서에 의한 잔골재 표준입도는 [표.3], 굵은골재 표준입도는 [표.4] 와 같다.

구 분
체통과중량 백분율(%)
체의 치수(㎜)
10
5
2.5
1.2
0.6

자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11022895&sid=leesk55&key=

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키워드 : 골재의,체가름,시험보고서
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레포트 자료등록 부분몰 부피 측정 자료

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레포트 자료등록 부분몰 부피 측정

[레포트] 부분몰 부피 측정

실험 제목 : 부분몰 부피측정 (Partial molar volume)

1. 요약(Abstract)

① 실험 목적
Pyconometer와 가지달린 피펫을 사용하여 밀도(Density), 겉보기 몰랄부피(Apparent- Molar Volume) 및 분몰랄 부피(Partial Molar Volume)를 구하는 것이 이번 실험의 목적이다. 또한 dΦ와 d의 그래프를 그려보고 이 그래프에서 기울기와 0으로 외삽할 때의 Φ0를 구하여 각각의 몰랄농도에 따른 V1, V2를 구해보고, 다시 m과의 그래프를 그려보는 것이다.

② 방 법
건조된 Pyconometer의 무게를 측정(We)
d-water를 Pyconometer에 가득 넣고 무게를 측정(W0)
조성이 다른(0.1875M, 0.375M, 0.75M, 1.5M, 3M) NaOH 용액을 준비
용액이 들어있는 Pyconometer의 무게를 측정(W)

실험 제목 : 부분몰 부피측정 (Partial molar volume)

1. 요약(Abstract)

① 실험 목적
Pyconometer와 가지달린 피펫을 사용하여 밀도(Density), 겉보기 몰랄부피(Apparent- Molar Volume) 및 분몰랄 부피(Partial Molar Volume)를 구하는 것이 이번 실험의 목적이다. 또한 dΦ와 d의 그래프를 그려보고 이 그래프에서 기울기와 0으로 외삽할 때의 Φ0를 구하여 각각의 몰랄농도에 따른 V1, V2를 구해보고, 다시 m과의 그래프를 그려보는 것이다.

② 방 법

건조된 Pyconometer의 무게를 측정(We)

d-water를 Pyconometer에 가득 넣고 무게를 측정(W0)

조성이 다른(0.1875M, 0.375M, 0.75M, 1.5M, 3M) NaOH 용액을 준비

용액이 들어있는 Pyconometer의 무게를 측정(W)

측정값을 이용하여 분몰부피를 구한다.

③ 결 과
,, 를 측정하여 농도에 따른 겉보기 몰부피를 다음 식에 넣어 구할 수 있다.

또한 겉보기 몰부피를 통해서 각각의 분몰부피도 구할 수 있다.

2. 서론(Introduction)
ⓐ Introdution
이번 실험에서는 일정한 온도와 압력에 관계있는 이성분 혼합물(임의의 두 성분 A와 B의 혼합물)의 물리적인 성질에 대해 알아보는 것이 목적이다.
이제까지 우리는 기체 혼합물의 경우에는 전체 압력에 대한 각 성분의 기여인 부분압력을 가지고 기체 혼합물의 성질을 논하였다. 이런 분몰 성질 중에서 가장 쉽게 떠올릴 수 있는 것이 바로 「분몰 부피(Partial Molar Volume)」이다. 왜냐하면 혼합물 시료 중의 한 성분이 전체 부피에 기여하는 부피를 나타내는 것이 바로 「분몰 부피(Partial Molar Volume)」이기 때문이다.
ⓑ 몰분율(Mole Fraction, XA)
간단하게 말해서 성분의 몰 수를 전체의 몰 수로 나눈 것을 몰분율이라 한다.
(하첨자는 성분을 의미)
(A, B 이성분 혼합물에서 nA몰, nB몰이 포함될 때)
ⓒ 분몰 부피(Partial Molar Volume)
일정한 온도와 압력에서 이성분 혼합물(임의의 두성분 A와 B의 혼합물)의 부피는 다음과 같이 정의할 수 있다.
V 〓 ∫(nA, nB)
이 때 부피의 미분은 다음과 같이 주어지며

여기서 정의된 를 분몰부피라 한다. nj는 성분 i 이외에 각 성분의 몰 수를 일정하게 유지했다는 것을 뜻한다. 말로 표현하면 Vi는 일정한 온도와 압력에서 특정한 조성을 가진 무한량의 용액에서 1몰의 1성분을 가했을 때의 부피 변화이다.
위 식을 조성, 온도, 압력을 일정하게 유지하고 적분하면 이성분 혼합물의 분몰부피를 다음과 같이 얻을 수 있다.
V 〓 VAnA + VBnB
다시 위 식을 용액의 몰부피로 표현하면 이성분 용액 중의 한 성분의 분몰율의 함수로 나타낼 수 있다.

용액의 몰부피는 용액의 밀도와 조성으로부터 계산될 수 있다.
ⓓ 겉보기 몰랄부피(Apparent Molar Volume), ΦV
겉보기 몰랄부피는 T, 가 일정할 때

3. 원리 및 방법
1㎏(55.5몰)의 물에 m몰의 용질이 녹아 있는 용액의 분몰 부피를 통해 총 부피(V)를 계산한다면
………① 식이 성립한다.
이때 순수한 물의 25℃에서의 물 부피(〓18.069㎤/mol)를 라 하면 다음과 같이 용질의 겉보기 몰 부피(Φ)를 다음 식으로 정의 할 수 있다. ………②
식 ②에서 , 으로

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[자연과학] [실험보고서] 화학 반응 속도 [시계반응]

실험 제목; 화학 반응 속도 (시계반응)

1. 실험 목적
반응 물질의 농도를 달리하여 시계반응으로 속도를 측정하고, 반응속도 상수와 반응차수를 구한다.

2. 실험 이론
① 반응 속도
물체의 운동을 나타낼 때 물체가 얼마나 빠르게 이동하고 있는가에 대한 척도로 속도(velocity)를 이용한다. 화학 반응에 대해서도 반응이 얼마나 빠르게 일어나는가에 대한 척도로 반응 속도(reaction rate)를 사용한다.
반응 속도는 평형과는 엄격히 구분되어야 한다. 그래서 화학자들은 반응 속도 측면에서 안정한 물질(즉, 속도론적으로 안정한 물질)과 평형적 측면에서 안정한 물질(즉, 열역학적으로 안정한 물질)을 구분해서 사용한다.
열역학적으로 안정하지만 분해 속도가 매우 빨라 속도론적으로 불안정해 쉽게 분해되는 물질이 있는 반면, 열역학적으로 불안정해도 분해 속도가 매우 느려 속도론적으로 안정하여 오랫동안 그 상태로 남아있는 다이아몬드와 같은 물질도 있다. 그러므로 반응 속도만으로 물질의 안정성을 판단해서는 안된다.
반응 속도는 단위 시간 동안 반응 물질 또는 생성 물질의 농도 변화량으로 정의되며, M/s(mol/L?sec)의 단위를 갖는다. 또한 화학 반응식만으로 반응 속도에 대해서 언급하게 되면 정확히 어떤 물질의 소멸 속도인지 생성 속도인지 의미가 모호해지기 때문에 어떤 물질의 소멸 속도 혹은 생성 속도를 명시해 주는 것이 좋다.

v
t
t
농
도
생성물
반응물
정반응
역반응

반응 속도를 생성 물질의 농도 변화량이라고 정의하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

반응속도 〓 반응 물질 농도의 변화량 〓 생성 물질 농도의 변화량
반응 시간 반응 시간

반응 속도를 측정하기란 쉬운 일이 아니다. 반응 속도는 온도에 매우 민감한데, 반응할 때 나오는 반응열 때문에 온도를 일정하게 유지시키기는 어렵다. 또한 반응 속도는 시간에 따라 달라지는데, 시간마다 물질의 농도를 측정할 수 없다. 그렇기 때문에 엄밀하게 순간적인 반응 속도를 구하는 것은 불가능하다. 따라서 보통 반응 속도를 측정할 때 여러 가지 근사를 이용하거나 평균적인 값을 이용한다.
- 기체 발생 반응 : 기체가 발생하는 반응은 단위 시간 동안 발생하는 기체의 부피를 측정하거나, 기체 발생으로 인한 단위 시간당 질량의 감소량을 측정하면 반응 속도를 구할 수 있다.

? 부피 측정법
부피 측정법은 염소산칼륨(KClO₃)의 열분해처럼 생성 물질이 기체일 때 주사기나 메스실린더 등을 이용하여 일정 시간 간격으로 발생한 기체의 부피를 측정하여 구한다.

반응 속도(mL/s) 〓 발생하는 기체의 부피(mL)
반응 시간(s)

발생한 기체의 부피를 이상기체 상태 방정식을 이용하여 반응 속도를 몰 수에 관한 식으로 바꿔주면 mol/s의 단위를 가지는 반응 속도를 구할 수 있다.

? 질량 측정법
질량 측정법은 기체가 발생하는 동안에 발생한 기체가 반응 용기를 빠져나가면 감소한 질량이 발생한 기체의 질량과 같으므로 시간에 따른 질량 변화를 측정하여 반응 속도를 구한다.

반응 속도(g/s) 〓 감소한 기체의 질량(g)
반응 시간(s)

이 경우도 부피 측정법과 마찬가지로 질량을 기체의 분자량으로 나누어 주면 mol/s의 단위를 가지는 반응 속도를 구할 수 있다.

- 앙금 생성 반응 : 앙금 생성 반응은 일정량의 앙금이 형성될 때까지 걸리는 시간을 측정하여 반응 속도를 구한다. 하지만 이 방법은 절대적인 반응 속도값을 얻을 수 없으며 앙금의 색에 따라 개인 차이가 날 수도 있다.

반응 속도(s?¹) 〓 1
반응 시간(s)

② 반응 속도 상수와 반응 차수
반응 aA + bB → C에 대한 C의 생성 속도를 반응 속도로 정

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[자연과학][일반화학실험] 시계 반응

[일반화학실험] 시계 반응
(1)Abstract
-속도 결정 단계가 포함된 메카니즘으로 일어나는 화학 반응 중에서 반응이 시작되고 일정한 시간이 지난 후에 갑자기 용액의 색깔이 변하는 반응을 시계 반응(Clock reaction)이라 한다. 이 실험에서는 시계 반응을 살펴보고, 시계 반응에서 이 반응의 반응 차수와 속도 상수를 구해보았다. 구한 결과 반응 차수 m=2, n=1 , 속도 상수 k=2749.7 이 나왔는데 잘 나온 값이라고 본다.

(2)Introduction
-이 실험은 시계 반응을 살펴보고, 반응이 걸리는 시간을 측정해서 반응 차수와 속도 상수를 구하는 실험으로 이에 대한 이론은 다음과 같다.

시계 반응에서는 느린 속도로 일어나는 첫 번째 반응에서 생성된 화합물이 빠른 속도로 진행되는 두 번째 반응에 의하여 곧 없어져 버리게 된다. 그러나 반응이 충분히 진행되어서 두 번째 반응에 필요한 반응 물질이 모두 없어진 후에는 첫 번째 반응의 생성 물질이 용액 속에 그대로 남게 되어서 용액 속에 함께 녹아있는 지시약의 색깔을 변화시키는 역할을 하게 된다.
이 실험에서는 과산화이황산 이온()으로 아이오다이드 이온()을 산화시키는 반응을 이용한 시계 반응을 살펴보고, 이 반응의 속도 상수를 결정한다. 가 산화되어서 만들어진 아이오다인()은 용액 속의 와 결합해서 형태로 존재하게 된다.

이 반응은 매우 느리게 진행되며, 반응 속도는 다음과 같다.

용액 속에 싸이오황산 이온()을 함께 넣어주면 위의 반응에서 만들어진 는 빠른 속도로 싸이오황산 이온과 반응해서 다시 로 환원된다.

그러나 용액 속에 들어있던 작은 양의 이 모두 없어지고 나면 첫번째 반응에서 만들어진 는 지시약으로 녹말과 결합해서 진한 청색을 나타낸다. 그러므로 반응이 시작되어서 진한 청색의 녹말-착물이 나타날 때까지 걸리는 시간은 용액에 넣어준 의 농도와 첫 번째 반응의 속도에 의해서 결정된다.
따라서, 반응 용액에 일정한 양의 를 넣고, 일정한 양의 와 를 혼합한 후에 진한 청색이 나타날 때까지의 시간을 측정하면 넣어준 가 완전히 없어질 때까지 걸리는 시간을 알 수 있고, 그 값으로부터 속도 상수와 반응 차수를 결정할 수 있다.

(3)Data and Results
실험A.Oscillating Reaction(대표 실험이었음.)
-무색이었다가 진해졌다가하는 과정을 반복한다.
실험B.Iodine Clock Reaction

반응 혼합물
100ml 플라스크
50ml 플라스크
1
10.0ml 0.20M KI
10.0ml 0.10M (NH4)2S2O8
2
5.0ml 0.20M KI
5.0ml 0.20M KCl
10.0ml 0.10M (NH4)2S2O8
3
10.0ml 0.20M KI
5.0ml 0.10M (NH4)2S2O8
5.0ml 0.10M (NH4)2SO4
-반응 혼합물의 구성은 다음 표와 같다.

[표1]

반응 혼합물
변색까지 걸린 시간(t)
상대 반응 속도(100/t)
1
73초
0.1M
0.05M
100/73
2
139초
0.05M
0.1M
100/139
3
152초
0.1M
0.025M
100/152
이 반응 혼합물의 양으로 계산한 값과 이 반응 혼합물로 실험한 결과는 다음과 같다.

[표2]

이때 반응 혼합물의 온도는
반응 혼합물1이 , 반응 혼합물2가 , 반응 혼합물3이 이다.
그리고 이 자료들을 통해 반응 차수와 속도 상수를 구해보면 다음과 같다.
우선, [표2]의 값들을 에 대입한다. 그러면,
-(1)
-(2)
-(3)
이다. 이때 (1)/(3)을 하면,
이고 여기서 n=1임을 알 수 있다.
그리고 (1)/(2)를 하면,
이고 m-n=1임을 알 수 있다. 그런데 n=1이므로
m=2가 된다. 이 때 (1),(2),(3) 식에 m, n값을 대입해서 k값을 각각 구하면,
(1):2739.7 (2):2877.7 (3):2631.6 이다. 그리고 이것들의 평균은 2749.7이다.
정리하면, 반응 차수는 m=2, n=1 이고 속도 상수는 k=2749.7이다.

(4)Discussion
-이번 실험에서는 시계 반응의 뜻과 시계 반응에서 반응 차수, 속도 상수 구하는 법을 알았다. 반응 차수는 정수가 나와야 하는데 측정값들로 반응 차수를 구해보니 거의 정수가 나왔다. 즉 색이 변하는 시각까지의 시간이 제대로 나온 것이다. 그래서 실험은 전반적으로 잘 되었다고 본다. 상대반응 속도를 구하는 과정에서 이것을 (100/t)로 놓았는데 분모 100은 상수를 그냥 넣은 것이다. 반응 속도의 절대적인 값이 없어도 상대적인 값으로 충분하기 때문이다.

(5)Reference
-표준 일반화학실험, 대한화학회, 천문각, 1999, pp. 191-196

자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11079159&sid=leesk55&key=

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자료제목 : 자연과학 자료실 일반화학실험 자료실 시계 반응
파일이름 : [자연과학][일반화학실험] 시계 반응.hwp
키워드 : 자연과학,일반화학실험,시계,반응,자료실
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