화공기초실험 | 접촉각 표면에너지 측정

TIP

 

 

접촉각 측정을 통해 얻어진 데이터를 기초로 표면에너지를 계산하고 표면의 극성과 비극성도를 계산할 수 있으며 절댓값으로 환산하여 표면에너지 스펙트럼을 통한 표면의 화학적인 분포를 예상할 수 있다. 그리고 이를 통해 액체 내의 압력에 관한 정의를 이해한다.

 

 

 

액체표면의 특성은 분자간의 인력에 의존한다. 응집력은 분자 간에 작용하는 인력을 말하며, 부착력은 서로 상이한 분자 간에 작용하는 인력을 말한다. 표면장력은 액체의 표면을 단위면적만큼 넓히는 데 소요되는 일이다. 고체 표면과 접촉하고 있는 액체 표면은 부착력이 우세하면 접촉점에서 올라갈 것이고 응집력이 더 강하면 내려갈 것이다. 모세관 현상은 고체와 접촉하고 있는 액체 표면의 상승이나 하강 현상이다.

 

한 분자가 동일한 분자의 액체 bulk상에 존재할 경우 분자에 작용하는 분자간의 힘은 분자를 둘러싼 모든 방향에서 동일하게 작용된다. 그러나 한 분자가 유체 표면에 존재할 경우 분자에 작용하는 분자간의 힘은 안과 밖이 다르며, 이 때 액체분자의 응집력이 명백하게 나타나게 된다. 한 분자를 bulk에서 surface로 움직일 때 발생하는 이 상호작용 에너지의 변화를 표면장력이라 하며 표면적 변화에 따른 자유에너지 변화로 정의된다.

 

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 50㎖의 비커에 SDS 농도가 각각 0.002M, 0.004M, 0.006M, 0.008M, 0.01M인 수용액을 만들어 넣는다.

 

2) 실험을 시작하기 전에 백금 고리를 알코올과 불로 소독한다.

 

3) 받침대에 실험 할 용액의 비커를 놓고 고리가 수평이 되도록 단다.

 

4) 받침대를 조절하여 용액의 표면에 백금 고리가 용액에 닿기 전까지 위치를 조절해 준다.

 

5) start버튼을 눌러 고리를 용액의 표면에 담구고 빼는 것을 반복하며 10번의 표면장력을 측정한다. (여기서 마지막 두 표면장력의 평균값을 표면장력으로 한다.)

 

6) 위의 방법을 용액을 바꾸어 4번 더 반복한다.

 

 

 

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