중화열 측정 결과 보고서[텀페이퍼 형식]

소개글

텀페이퍼형식으로 `중화열 측정` 실험의 결과보고서 입니다. 총16쪽입니다.

목차

1. 실험 목적
2.실험 이론
3.실험 방법
4.DATA 처리
5.종합 토의
6.참고 문헌
7.토의

본문내용

2. 실험 이론

1). 산화 환원 반응
산화·환원 반응은 원자의 산화수가 달라지는 화학 반응이다. 산화와 환원은 서로 반대 작용으로, 한쪽 물질에서 산화가 일어나면 반대쪽에서는 환원이 일어난다.

‘산화(Oxidation)’는 분자, 원자 또는 이온이 전자를 `잃는` 것을 말한다.
‘환원(Reduction)’은 분자, 원자 또는 이온이 전자를 `얻는` 것을 말한다

Arrhenius 이론에 의하면 수용액에서 H3O+를 증가시키는 물질을 산이라 부르고 수용액에서 OH-를 증가시키는 물질을 염기라 한다.
중화는 H3O+와 OH- 사이에서 반응이 일어나 물을 생성하는 것을 말한다.
H3O+ + OH- ↔ 2H2O
산과 염기는 수용액에서 전해질이며 그 세기는 다양하다.
Arrhenius 이론은 수용액에 한정된 반면 Bronsted 이론은 용액, 기체, 염에서도 적용된다. 예로써 기체상태 HCl 분자들은 용매가 전혀없이도 기체상태 NH3 분자들에 의해 중화된다.
HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(s)
고체 수산화 나트륨은 순수한 액체 아세트산과 중화되면서 녹는다.
CH3COOH(l) + NaOH(s) → Na+(soln) + CH3COO-(soln) + H2O(l) Bronsted 이론은 용매에 관계없이 구조적인 특성으로 산과 염기를 구분하고 있다. 즉 산은 양성자 주게이고 염기는 양성자 받게이다. 그러므로 비공유전자쌍을 가지고 있는 분자는 산이 될 수 있다.

2). 중화반응

새로운 산과 새로운 염기를 생성함을 보여준다.
금속이온은 Lewis 산이고 착이온 형성은 중화반응이다. 중화반응은 Lewis이론에 따르면 첨가반응이고 Bronsted 이론에 따르면 화학반응이다.
중화 반응은 아레니우스의 산-염기 개념(수용액의 H+ - OH-)을 적용했을 경우의 반응이다. 보다 넓게 브뢴스테드-로우리 산-염기 개념이나 루이스 산-염기 개념을 적용하면 수용액뿐만 아니라 보다 넓은 범위(유기물질의 반응)에서 산화-환원반응으로 설명을 할 수 있다. 따라서 중화반응은 산화-환원반응의 일종이라고 볼 수 있다. 하지만 염과 물이라는 부산물이 형성되는 특징 때문에 따로 분리되기도 한다.

H3O+ + OH- → 2H2O + 열

발생하는 열량은 강산과 강염기의 경우 그들의 양에 의해서만 결정되고 종류에는 좌우되지 않는다.

0.5 N Hcl 용액 50ml를 0.5 N NaOH 용액 50ml로 중화할 때 발생하는 열량은 0.5 N H2SO4 50ml를 0.5 N KOH 50ml로 중화할때에 발생하는 열량과 같다. 반응물중 하나 또는 둘이 약전해질인 경우에는 중화열이 강전해질일 때보다 적다. 그 차이는 약 전해질이 해리하는데 일부의 열이 소모되기 때문이다. 따라서, 약 전해질의 중화에 대한 이온식은

HOAc + OH- → OAc- + H2O + 열

참고 자료

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Alverty & Silbey, Physical Chemistry, 2nd ed, p42 - 45
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