1. 물질은 고유의 특징으로 서로 다른 물질을 구별할 수 있고, 미지 물질을 추정할 수 있다. 어떤 물질에 대한 정보, 조성을 변화시키지 않고서 관찰되는 성질인 녹는점, 끓는점, 용해도, 밀도, 점도, 반사율 등이 고유의 특징이라 할 수 있다.
2. 물질의 물리적 성질 중 녹는점, 끓는점을 측정하여 주어지는 미지시료가 어떤 화합물인지 알아내고 제품마다 눈금의 정확도가 다른 온도계를 보정하여 사용하는 방법을 배운다.
3. 이름을 알고 있는 시약의 끊는점을 측정하여 문헌에 나와 있는 값과 차이를 분석한 뒤 보정곡선을 만들어 온도계의 정밀도를 높인다. 그러고 나서, 이름을 모르는 시약을 끊는점 측정을 통해 알아낸다.
4. 본 실험은 스테아린산, p-디클로로벤젠을 이용해 고유의 녹는점을 측정하고 온도계 보정을 한다. 보정된 온도계를 가지고 미지의 시약의 끓는점을 측정하여 이 시료를 알아 낼 수 있다.
모든 물체는 자신만의 녹는점, 끓는점, 밀도 같은 특성을 가지고 있어서 이를 이용하면 해당 시료가 무슨 물질인지를 추정해 낼 수 있다. 이 중에서 녹는점 또는 끓는점은 시료의 순도(Purity)에 관한 정보도 제공해준다. 물질의 녹는점이란 온도의 변화가 일어나지 않은 채 액체상과 고체상이 서로 평형상태에 놓여있는 온도로 정의된다.
녹는점에 있는 순수한 물질의 고체상과 액체상의 혼합물에 열을 가하면 고체가 모두 액체로 변할 때까지 온도는 증가하지 않으며 열을 빼앗을 경우도 액체가 모두 고체로 변할 때까지 온도는 낮아지지 않는다. 녹는점 이하의 낮은 온도에서 화합물은 고체로 존재하고, 여기에 열을 가하면 고체의 온도가 높아진다. 녹는점에 도달하면 처음에 액체상이 조금 나타나며 고체상과 액체상의 평형이 이루어진다.
계속해서 열을 가하면 온도는 변하게 되나 두 상은 여전히 평형을 유지한다. 고체가 다 녹았을 때 계속해서 열을 가해주면 온도는 직선적으로 증가한다. 녹는점에서 고체상과 액체상의 증기압은 같다.
실험 방법
1. 녹는점 측정을 통한 온도계의 보정
1) 분말 시약(스테아린산, p-디클로로벤젠)을 유산지에 조금 담고 융점 측정용 모세관에 충진 시킨다. 이때 열린 쪽의 끝으로 분말이 들어가도록 살며시 눌러 주면 모세관 안으로 조금 들어가게 된다. 모세관을 실험대 위에 바로 세워 모세관의 닫힌 끝이 실험대에 닿도록 가볍게 친다. 모세관의 밑에 조밀하게 채워진 시료의 높이가 5~7㎜ 정도면 충분하다.
2) 시료가 채워진 모세관의 끝부분이 고무마개에 끼워져 있는 온도계의 알코올 구 옆에 오도록 하고 고무줄을 이용하여 모세관을 온도계에 고정시킨다.
3) 온도계가 끼워져 있는 고무마개 부분을 클램프를 이용하여 스탠드에 고정시킨 후 물중탕 비커에 담기도록 재조정한다.(그림 (가))
4) 물중탕을 서서히 가열하면서 고체 시료가 녹아 액체가 되는 시점인 시료의 녹는점을 측정한다. 특히 녹는점 근처에서는 온도가 매우 천천히 오르도록 불꽃을 잠시 멀리하였다가 다시 가열한다.
5) 위의 과정을 반복하여 주어진 다른 시료의 융점들을 차례로 측정한다.
6) 표준시료들의 융점이 모두 측정되면, 문헌에 있는 융점과 비교하여 온도계 보정 곡선을 그래프 종이 위에 그린다.
2. 끓는점 측정을 통한 미지 시료 확인
1) 위의 실험에서 그린 온도계 보정곡선 그래프를 준비한다.
2) 시험관에 약 5㎖ 정도의 미지 액체시료와 비등석(5알)을 넣는다.
3) 녹는점 측정 장치에서 온도계를 제거하여, 물기를 닦아내고 시료가 담긴 시험관에 넣는다.
4) 이때 온도계의 수은구가 액체의 표면에서 2~5㎜ 정도 떨어지도록 하고, 클램프를 이용하여 이를 스탠드에 고정시킨다. 고무마개에 구멍을 하나 더 만들어 액체의 증기가 밖으로 빠져 나갈 수 있도록 한다.(그림 (나))
5) 물중탕을 서서히 가열하면서, 액체의 온도가 일정하게 유지되는 끊는점을 측정한다.
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