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물리화학실험 - 분자량 측정, 어는점 내림법
1. Title
분자량 측정. 어는점 내림법.
2. Date
3. Purpose
어는점 내림법에 의하여 용질의 분자량을 측정하는 방법을 배우는 데 있다.
4. Principle
참고 교재를 공부해 보면 용질을 가했을 때 용매의 어는점은 다음 식을 따라서 정상 어는점보다 내려감을 알 수 있다.
(1)
여기서 는 어는점 내림, 은 용질의 몰랄농도, 는 용매의 몰 녹음열, 은 용매의 분자량, 은 단위의 기체상수, 은 순수한 용매의 어는점이다. 이 식은 용액이 이상적이고 온도 변화가 작은 경우에만 적용된다.
식 (1)의 괄호 안에 있는 양들은 모두 용매에만 관계되며 또 온도와 무관하므로, 식 (1)은 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
(2)
여기서 를 몰랄 어는점 내림 상수라고 한다.
실험실에서 꼭 용매 1000g을 사용하기는 불편하므로 식 (2)를 다음과 같이 고쳐 쓴다.
(3)
이 식에서 은 용매의 무게, 는 용질의 무게, 는 용질의 분자량이다. 에 대해 풀면
(4)
이 되며, 이것이 어는점 내림법에 의해 분자량을 결정할 때 사용할 식이다. 이 식을 쓰려면 용매 그램에 용질 그램을 가했을 때 생기는 어는점 내림을 실험적으로 측정한다. 이 자료와 어는점 내림 상수를 식 (4)에 대입하여 분자량을 구한다.
이 방법에 쓸 수 있는 몇 가지 용매에 대한 몰랄 어는점 내림 상수 및 순수한 용매의 어는점을 [Table 1]에 수록해 놓았다.
[Table 1 용매의 어는점 온도(℃), 몰랄 어는점 내림 상수()]
용매
어는점, ℃
물
0.00
1.86
벤젠
5.50
5…(생략)
16.7
37.7
1) Apparatus
2) Reagents
78.11
① Tube에 Benzene 15ml를 넣고 어는점 측정장치를 한다.
② 7℃ 까지 냉각시키고 20초마다 온도를 측정한다.
① Tube를 꺼내어 녹인다.
② 0.5℃ 가량 내려갈 수 있도록 나프탈렌을 0.35g을 취해 Press 로 압축한다.
③ 알약의 형태로 만든 다음, flask 옆가지를 통해 용액속에 넣는다.
④ 나프탈렌을 녹인다.
⑤ 7℃ 까지 냉각시키고 20초마다 온도를 읽는다 (온도 안정될 때 까지.)
1) 실험실 환경
2) 순수한 용매(benzene)의 어는점 측정
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