고려대학교 일반화학실험I 아보가드로 수의 결정 결과보고서
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소개글
2021 고려대학교 일반화학실험I <아보가드로 수의 결정> 과제로 제출하여 만점을 받은 결과보고서입니다.측정된 데이터를 이용한 유효 숫자를 고려한 계산 과정을 목차 III. Results에 상세히 나열하였고, 과정의 근거를 분자 구조적 관점으로 제시하였습니다. 오차율은 탄소 원자의 형상을 구/정육면체로 하였을 때 각각 20%, 40%로 납득할 만한 수치입니다. 특히 채점자께서 V. Conclusions에 오차의 원인에 대해 참고 문헌에 기반한 스테아르산의 물성에 따른 오차, 분자 퍼텐셜 에너지 등 타 학생들과 구별되는 일목요연하고 논리적인 출처가 인상적이었다고 밝혔습니다. 덧붙여 이를 해결하는 방법으로 처음 OT에 배웠던 유리 기구를 적절히 활용하는 방법까지 제시하였던 것이 만점을 받을 수 있는 원인이었습니다.
VI. Discussion에서는 실리콘 구를 이용한 새로운 몰(mole)의 정의에 대해 <물리학과 첨단기술> 저널을 인용하여 이를 측정하는 공식과 정확도, 한계점 등을 밝혔습니다.
참고문헌(Referene) 또한 적절한 양식을 갖추어 총 8개의 문헌을 인용하였습니다.
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아마 수강자 분들께서 대학교에 처음 입학하며 하는 화학 실험이기에, 당황스럽고 난해할 것입니다. 실험 결과를 이용해 정확한 수식을 이용해 계산하고 최대한 원래의 해에 근접한 아보가드로 수를 계산하는 것이 첫 번째 과제입니다. 또한 오차의 원인을 소개하고 그 해결 방안을 제시하라는 요구가 있을 텐데, 타 레포트에서 실험실의 온도/압력 환경, 실험자의 실험 수행 미숙 등은 누구나 생각할 수 있는 오차이자 계통 오차이고, 해결할 방법 또한 레포트를 통해 밝히기 어렵기 때문에 좋은 점수를 받기 힘듭니다. 본 레포트는 최대한 당연한 오차 원인은 배제하고, 실험 결과에 중대한 영향을 미치는 물리/화학적 성질을 근거로 오차를 제시하였습니다. 끝맺음으로, 참고 문헌에 네이버 지식백과 등 사전을 인용하는 경우가 많은데, 인터넷 문헌은 참고문헌으로서 신뢰성이 낮기도 하며 교수자에게도 별로 좋은 문헌으로 인식되지 않을 것입니다.
본 보고서를 참고하면 '가장 정석적인 화학 실험 보고서'를 쓸 수 있으니, 많은 다운로드 부탁드립니다.
목차
I. AbstractII. Data
1. Table 1. 주사기 보정
2. Table 2. 스테아르산 용액 한 방울 속에 포함된 스테아르산의 부피
III. Results
1. Table 3. 탄소 원자 1개의 부피
2. Table 4. 아보가드로 수 결정
IV. Calculation & Analysis
1. 주사기 보정
2. 용액 한 방울 당 stearic acid의 부피
3. 탄소 원자 1개의 부피
4. Avogardro 수의 결정
V. Conclusions
VI. Discussion
VII. Reference
본문내용
I. Abstract본 실험은 물질의 양에 대한 단위인 몰(mole)을 정의하는 Avogadro 수를 결정할 목적으로 수행되었으며, 이를 위해 친수성과 소수성 부분을 모두 갖는 stearic acid 단층막의 두께를 이용하였다. Stearic acid 의 분자 구조와 탄소 원자의 크기를 이용해 총 분자의 개수를 구할 수 있으며, 이를 알려진 몰 질량을 이용해 Avogadro 수를 구할 수 있다. 탄소 원자의 형상을 정육면체와 구로 가정하여 계산한 결과 Avogadro 수는 각각 3.78 × 10!",7.22 × 10!"으로 참값과 약 40%, 20%의 차이를 보였다. 오차의 원인으로는 ① 주사기를 이용해 떨어뜨린 방울의 부피 오차, ② 실험실 환경의 압력 아래 stearic acid 단층막의 압축, ③ stearic acid 내 탄소 원자 직경 추정 오류가 지목되었으며, 이는 각각 micro-pipette 을 이용한 정밀도 개선과 수치 보정을 통해 해결할 수 있을 것으로 사료한다.
<중 략>
V. Conclusions
본 실험은 stearic acid 단층막의 두께와 알려진 분자 구조를 이용하여 Avogadro 수를 측정할 목적으로 시행되었다. 단층막의 두께는 송화 가루가 뿌려진 petri dish 위에 hexane 에 용해된 stearic acid 를 주입하고, 가루의 경계가 이룬 원주의 반경을 이용해 구하였다. 분자 구조는 sp3 hybrid orbital 로 가장 유사한 다이아몬드의 물성을 이용해 탄소 원자 하나의 부피를 구하였다. 탄소 원자의 형상을 각각 정육면체와 구로 가정한 결과 계산된 Avogadro 수는 각각 3.78×1023, 7.22×1023 으로 참값과 각각 37.2%, 19.8%의 오차가 있었다.
오차의 원인에는 다음 세 가지를 지목할 수 있다: ① 주사기를 이용해 떨어뜨린 방울의 부피 오차, ② 실험실 환경의 압력 아래 stearic acid 단층막의 압축..
<중 략>
참고 자료
National Center for Biotechnology Information (2021). “PubChem Compound Summary for CID 5281, Stearic acid” Retrieved on March 30, 2021 from https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Stearic-acid.Lee A. Subluskey. (1958) Molecular models with variable bond angles. Journal of Chemical Education. 35(1), 26.
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