Exp15_질산포타슘의 용해열 측정

소개글

고려대학교 일반화학실험2 과목 결과보고서입니다.

2020-2학기 일반화학실험2 A+받았습니다.

목차

1. Abstract
2. Data
3. Results
4. Calculations & Analysis
5. Conclusions
6. Discussions
7. References
8. 실험 결과표

본문내용

I. Abstract
이번 실험은 질산포타슘을 증류수에 녹인 뒤 온도변화를 통해 포화지점을 찾아 그 온도를 측정하여 용해열을 측정하는 실험을 진행하게 되었다. 실온에서 질산포타슘을 증류수에 녹이려 하면 과포화 용액이기 때문에 모두 녹지 못한다. 따라서 온도를 올려주며 불포화 용액으로 만든 뒤, 서서히 온도를 낮춰 고체 결정이 생기기 시작하는 시점인 포화 용액일 때의 온도를 측정한다. 이때의 온도와, 용액의 부피, 질산포타슘의 양을 통해 몰 수를 구하고, 이를 바탕으로 반트호
프식에 대입하여 엔탈피와 엔트로피의 값을 계산할 수 있다. 하나의 양으로는 구할 수 없기 때문에 4.00g 부터 8.00g 까지 변화하며 각각 계산을 하고 x축을 1/T, y축을 lnK로 하는 그래프를 그린 뒤, 기울기와 y 절편을 통해 계산할 수 있다. 이후, 엔탈피와 엔트로피 값을 통해서 자유 에너지 변화량을 구할 수 있다. 이번 실험을 통해 계산된 자유에너지는 음의 값을 가져 자발적임을 알 수 있었다. 하지만 이론적인 표준 자유 에너지 변화량은 양의 값을 가져서 그 이유를 알아보는 과정 또한 거쳤다. 이는 우리가 고체 결정이 생기는 것을 보고 난 뒤 측정을 하게 되면 과포화 상태의 질산포타슘 용해를 본 것이고, 이는 자발적으로 결정 석출과정을 거치기 때문에 음수를 나타냈다고 볼 수 있다. 또한 오차가 나타나게 된 원인으로는 중탕을 하는 과정에서 증발이 되었기 때문에 약간의 오차가 생길 수 있다고 예측된다.

<중 략>

V. Conclusions
이번 실험에서는 질산포타슘을 이용해서 온도에 따른 용해도의 변화를 측정하여 이를 바탕으로 용해열을 구하는 실험을 진행했다. 엔탈피, 엔트로피 사이의 관계를 식으로 파악하였고, 반트호프식을 통해 용해열을 알아낸 뒤, 비자발적, 자발적인지 알 수 있는 실험이 되었다. 반트호프식을 통해서 lnK, 1/T 를 각각 y, x 축으로 하는 그래프를 그리면 용해열, 엔트로피를 구할 수 있었다. 이를 통해 깁스에너지를 구했고 실험적으로 자발적임을 알게 되었다.

참고 자료

이석중, 전민아, 최진주, 고려대학교 교양화학실, 일반화학실험, 2019
기브스 자유 에너지. (2020년 5월 17일). 위키백과, . 09:24, 2020년 11월 3일에 확인
https://ko.wikipedia.org/w/index.php?title=%EA%B8%B0%EB%B8%8C%EC%8A%A4_%EC%9E%90%EC%
9C%A0_%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80&oldid=26552340
Zumdahl, S. S. Chemical Principles, 8th ed.; Houghton Mifflin: Boston, MA, 2002; p 776-791.