♠ 실험제목 : 어는점 내림과 분자량 측정
♠ 실험목적 : 이 실험에서는 용액의 어는점 내림을 이용하여 용질의 분자량을 결정한다
♠ 실험이론 : 액체의 어는점은 고체와 액체가 평형 상태에 있는 온도이다. 순수한 액체의 어는점은 순도의 기준으로써 물질을 확인하는데 이용된다. 용액의 어는점은 분자량 결정에 이용되고 또한 합금과 다른 고체들의 열적 분석에 이용된다. 이 실험을 하면, ‘왜 수용액에서 용질은 어는점이 내려가는가’ 하는 의문이 생긴다.
실제로 고체와 액체가 존재하는 것은 물질 속에 들어있는 분자들간의 인력이 존재하기 때문이다. 만약 그러한 분자간의 인력이 없다면, 모든 물질은 가스 상태로 존재할 것이다. 분자간의 인력과는 반대로, 분자들은 절대온도 0℃ 이상의 모든 온도에서 자유롭고 무질서한 운동의 영향으로 뒤범벅되며 분자군을 형성하려고 한다. 용액의 온도가 낮아지면, 그 분자들의 평균 운동에너지는 감소하며, 분자들간의 충돌이 약해진다. 결국 어는점에 가서는 분자간의 인력을 극복할 수 있게 된다. 만약 용액이 순수하지 않고, 어떤 용질을 포함하고 있다면, 그 용질 분자는 용매분자의 유기적 결합을 방해하며, 운동에너지는 더 낮아진 온도에 의해 감소될 것이고, 그 결과 용매 분자는 걸정체가 된다. 그래서 용액의 어는점, 즉 용매가 첫 번째로 결정화되는 온도는 그 용매가 순수할 때보다 더 낮아진다.
어는점 내림의 범위는 용매 속에 녹아 있는 용질(분자 또는 이온)의 수에 의존하며, 이것은 용액 속의 용질의 농도에 의존하다고 할 수 있다. 이것은 실험적으로 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
여기서 는 용액의 어는점에서 순수한 용매의 어는점을 뺀 것이고, 은 용액의 몰랄 농도이며,는 어는점 내림 상수로서 용매의 특성이다. 몰랄농도는 용질의 몰수를 용액의 무게(㎏)로 나눈 것으로 정의한다. 어는점 내림 상수의 단위는이다.
순수한 물질
어는점
벤젠( )
5.5℃
5.12
용질
분자량
나프탈렌( )
128g
※ 어는점 내림
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2015.03.24
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