이산화탄소는 보통 조건에서 기체이기 때문에 기체 상태의 이산화탄소의 밀도를 측정함으로써 쉽게 분자량을 결정할 수 있었다. 19세기 후반으로 넘어가면서 다소 복잡한 유기물질을 다루게 되자 분자량을 구하는 문제가 새롭게 대두되었다. 아보가드로의 원리에 입각해서 분자량을 측정하려면 기체의 밀도를 비교해야 하는데, 에탄올, 아세트산, 설탕같이 실온에서 액체나 고체인 물질을 기체로 바꾸어서 밀도를 재는 것은 아주 어렵거나 아예 불가능했기 때문이다. 비타민 C(ascorbic acid)를 예로 들어 이러한 화합물의 분자량을 어떻게 구할 수 있나 알아보자.
용액의 온도를 계속해서 낮추어 주면 마침내 어느 한 온도에 이르러서 결정이 석출되기 시작하는데, 이 온도를 용액의 어는점이라고 한다. 용액에 따라서는 이 때 고체 용액 즉 용질과 용매와의 균일한 고체 혼합물이 석출되는 경우도 있으나 대부분의 경우에는 순수한 용매의 고체만이 석출된다. 순수한 용매만이 석출되는 경우 용액의 어는점을 순수한 용매의 어는점보다 낮으며, 이 두 온도차를 용액의 어는점 내림이라고 부른다. 묽은 용액에서는 용액의 어는점 내림이 용액 속에 들어 있는 용질의 분자수에만 비례하며 용질 분자의 화학적 조성에는 관계되지 않는다.
묽은 용액에서 어는점 내림도가 용질의 종류에 관계없이 용질의 몰랄농도에 비례한다. 이 실험에서는 Unknown sample A, B에서, 어는점 내림을 통해서 어느 것이 설탕이고, 어느 것이 비타민 C인지 알아낸다. 그리고 비타민 C 와 같은 농도의 소금 용액을 만들어서 소금이 전해질이라는 것을 확인한다.
실험 방법
1. 실험 A
1) unknown sample A, B를 받아서 유리 바이알에 1.00g씩 취한 다음 5.0㎖ 증류수를 가하여 녹인다. 또 다른 바이알에 증류수를 5.0㎖ 담는다.
2) 스티로폼 컵에 250 ㎖ 비이커를 담고, 충분한 양의 얼음과 소금을 넣는다. 온도계를 비이커에 넣어, 비이커 내부의 온도가 실험 도중 충분히 낮게 유지되는지 수시로 확인한다. (온도계는 스탠드를 이용하여 고정시키면 된다.)
3) 시험관에 증류수 4㎖를 취하여 담고 젓개를 끼운 온도계를 시험관 안 용액에 충분히 잠기도록 장치한다.
4) 이 시험관이 얼음물에 충분히 잠기도록 장치한 다음, 온도가 내려가서 +2도가 된 다음부터 10초 간격으로 온도를 기록한다. 이때 과냉각을 방지하기 위해 계속 젓개를 움직여 주어야 한다.
5) 10분 동안 10초 간격으로 온도를 읽고 기록한다. unknown sample A,B도 이와 같이 실험한다.
6) 시간 대 온도 그래프를 그리고, 어는점 내림을 통해서 어떤 샘플이 설탕이고, 비타민 C인지 확인한다. 어는점 내림을 계산할 때 증류수를 이용한 보정을 해주어야 한다.
2. 실험 B
1) 비타민 C 용액과 똑같은 농도의 소금 용액 5㎖를 만들어 바이알에 담는다.
2) 시험관에 소금 용액 4㎖를 취하여 담고 온도계와 젓개를 꽂은 뒤, 얼음물속에 잠기도록 장치한다.
3) 젓개로 저어주면서 10초 간격으로 온도를 기록한다. 10분 동안 기록한다.
4) 시간 대 온도 그래프를 그린다.
[일반화학실험]Ascorbic acid의 분자량 결정 레포트
1.1. 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림 용액의 끓는점이나 어는점은 그 용액의 증기압력에 따라 달라진다. 일반적으로 액체는 증기 압력이 외부 압력과 같을 때 끓는다. 같은 온도에서 용액의
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