1. 실험기구 사용법을 익히고 실험 데이터의 처리 및 측정의 불확실도 추정방법 등의 화학실험의 기초를 배운다.
2. 화학실험에서 가장 기본이 되는 물리량은 질량과 부피이다. 이 물성치를 측정하기 위한 저울 사용법, 액체를 옮기는데 사용되는 사용법을 익히고 질량과 부피를 측정한 데이터를 이용하여 평균값과 표준편차를 이용해 불확실도를 측정하는 방법까지 읽힌다.
3. 피펫 휠러와 눈금실린더의 사용법을 익힌다. 몰 용액 제조법을 통해 고체시약용액을 제조한다. 측정 시 정밀도와 정확도의 개념과 중요성을 안다.
화학은 자연 현상에 대한 정확한 관찰과 측정을 체계적으로 정리하여 논리적인 해석을 추구함으로써 자연 법칙을 이해하려는 분야이다. 따라서 화학 실험에서의 관찰과 측정은 화학을 배우는 첫 단계라고 할 수 있으며 관찰과 측정의 결과는 즉시 실험 노트에 정확하게 적어두고, 실험이 끝난 후에 이것을 근거로 실험의 내용을 정확하게 분석해야 한다. 화학 실험에서 관찰은 색깔의 변화, 고체의 생성, 기체의 발생 등과 같은 정성 적인 것도 있지만, 화학 실험의 핵심은 역시 부피, 질량, 온도와 같은 물리량을 정확하게 측정하는 것이다.
이러한 물리량을 측정하기 위해 눈금이 새겨진 유리 기구, 저울 또는 온도계와 같은 기구를 사용하며, 기구의 정밀도와 취급방법에 따라 측정 결과가 조금씩 달라진다. 따라서 실험에서 원하는 정밀도에 따라 적절한 기구를 선택해야 하고, 그 기구의 정확한 사용법을 충분히 익혀서 재현성이 있는 측정값을 얻을 수 있도록 훈련해야 한다.
화학실험에서는 도구나 기구를 이용하여 질량과 부피 같은 물리적 양을 측정하게 된다. 따라서 실험에 사용되는 도구와 기구의 이름 및 사용방법을 잘 알아야 하며, 좋은 실험 결과를 얻기 위해서는 이들의 정밀도를 파악하고 있어야 한다. 실험기구들은 여러 제조회사에서 만들어지므로 모두 다른 정밀도를 가지고 있음을 알고 과학적으로 보정하는 작업을 실험 전에 진행해 신뢰성 있는 결과를 얻도록 한다.
정확한 정량분석실험을 위해서는 우리가 사용하는 측정용기를 검정하여 그 표기 값과 검정을 통해 얻어지는 정확한 값과의 차이가 얼마나 되는가를 조사하여야한다. 검정을 할 때는 그 용기의 표선에 해당하는 체적의 증류수의 무게를 측정하고, 이것에 온도와 압력에 대한 보정 값을 고려하여 20℃의 용적으로 환산한 다음 용기의 표기 값과의 차이를 구하여 실험에 반영하여야 한다.
따라서, 시판되고 있는 분석용 용기가 도량형 검정을 받고 정확한 용기로 판매되나 약간의 오차는 수반하고 있기 때문에 그 정확성을 표기하기 위해서 반드시 그 정확도를 조사해야 한다. 또한, 시험 검정 시 오류가 생기면 제일 근본적인 원인은 미지의 시료나 증류수의 부피에 서 차이가 생길 수 있으므로 이 실험을 진행하여 사전에 부피에 대한 개념을 잡고, 부피 측정기구들의 숙달을 위해 이 실험을 진행할 필요성이 있다.
부피를 측정하는 기구에는 여러 가지의 초자기구들 또는 장비가 있는데, 그 종류에는 다음과 같이 Measuring cylinder, Measuring flask, Buret, Pipet, Micro pipet등이 대표적이다. 본 실험을 통해 검정을 할 초자 기구에는 Measuring flask, Pipet을 실험할 것이다.
실험 방법
실험 1 : 전자저울 사용법(무게 측정)
1) 저울 정보를 작성해 본다. 저울의 제조회사, 모델, 측정 용량(최대 측정무게), 정밀도까지 기록해보는데 회사마다 정밀도가 약간씩 다르다고 하니 처음 작업에서 가장 중요한 단계라 할 수 있겠다.
2) 실험에 사용할 저울의 제조회사, 모델, 측정 용량(최대 측정 무게), 정밀도(d)를 조사하고 결과에 기록한다.
3) 저울의 균형을 맞춘다. 수온을 살펴보면서 동그라미 안에 항상 놓이도록 한다. (저울의 이동을 금지한다.)
빈 용기를 접시위에 올려놓는다. 그의 중량이 표시된다.
4) 영점을 누르면 표시가 제로를 나타내고 용기의 중량이 메모리에 저장된다.
5) 용기에 칭량할 시료를 놓고 저울이 가리키는 수치를 읽는다.
실험 2 : 피펫을 이용한 액체 옮기기
1) 피펫을 이용해서 액체를 옮기는 실험을 해본다. 피펫을 이용한 실험을 통해 증류수 부피의 평균값과 표준편차를 구할 수 있다.
2) 고무 빨게를(휠러) 사용하여 증류수를 피펫의 반 정도 채우고 옆으로 기울여 돌려가면서 피펫의 안쪽을 헹궈주고 증류수를 버린다. 피펫의 안쪽에 증류수 방울이 남아있으면 세제를 이용해서 씻어내고 증류수로 헹군다.
3) 저울 위에 비커를 올려놓고 무게를 측정한다.
4) 고무 빨게를 이용해서 피펫의 가장 위쪽 눈금 위까지 증류수를 채운다. (피펫을 채울 때는 공기가 들어가지 않도록 끝이 항상 용액 속에 잠겨 있도록 해야 하고, 빨게 속으로 용액이 빨려 들어가지 않도록 한다.)
정확하게 3㎖의 증류수를 저울 위에 올려놓은 비커에 옮기고 무게를 기록한다.
5) 3)과 4) 과정을 2회 반복한다. (총 3회)
6) 물의 밀도를 이용하여 피펫으로 옮긴 증류수 부피의 평균값과 표준편차를 구한다.
※ 원리 : 보일의 법칙 "일정한 온도에서 일정량의 기체의 부피V는 압력 P에 반비례한다" (PV=일정 또는 PV=P1V1) 고무 빨개를 부풀리면 부풀어진 부피 만큼 액체가 빨려 들어간다.
실험 3 : 눈금실린더를 이용한 액체 옮기기
1) 눈금실린더의 안쪽 벽면에 물방울이 생기지 않도록 씻고 증류수로 헹군다.
2) 8㎖의 증류수를 채운 다음 실험 B와 같은 방법으로 저울 위에 놓인 비커에 옮기고 무게를 측정한다.
3) 2회를 더 반복하고 (총 3회), 부록에 있는 물의 밀도를 이용하여 눈금실린더로 옮긴 증류수 부피의 평균값과 표준편차를 구한다.
실험 4 : 뷰렛을 이용한 액체 옮기기
1) 실험 전 뷰렛을 증류수로 헹군 후 코크를 잠그고 위의 0㎖ 눈금까지 증류수를 채운다. 이때 코크 아래의 유리관에도 증류수가 채워져 있어야 한다. 이때 뷰렛의 끝에 공기 방울이 남아 있으면 코크를 재빨리 열어서 공기를 빼낸다.
2) 뷰렛의 코크를 열어 15㎖의 증류수를 비커에 빼내어 위의 실험과 같은 방법으로 무게를 잰다.(빼낸 증류수의 부피를 정확하게 알아야 하므로 눈금을 정확하게 읽어야 한다.) 2회를 더 반복해서 증류수의 평균 밀도와 표준편차를 구한다.
실험 5 : 몰 용액 제조하기
1) 실험 전에 용액 제조에 필요한 시약양을 계산하고 증류수에 녹여 제조한다. 참고로 제조한 용액은 NaCl수용액으로서 먼저 소금을 넣고 물을 넣어 제조했다.
2) 실험원리에 있는 몰농도(M) 계산식을 이용하여 실험 전 제시하게 되는 용액의 시약 양을 계산하고 증류수에 녹여 제조한다.
3) 고체 시약을 이용한 용액 제조법 : 물기가 없는 부피플라스크에 시약을 먼저 넣고 증류수를 반쯤 채운 후 흔들어 녹인 다음 부피플라스크의 표시 선까지 증류수를 채우고 마개를 하여 잘 흔들어 준다.
4) 아래와 같은 시약 양 계산 방법으로
5) 만들고자하는농도(㏖)×분자량(g/㏖)×(100%/시약의 순도)×(만들고자하는양 ml/1000ml)= 용액 제조에 필요한 g을 이용하여 100㎖에 0.1M의 염화나트륨 시약 양을 계산하고 증류수에 녹여 제조한다.
[일반화학실험]실험 기구 사용법 및 용액 제조하기 레포트
1. 실험 목적 1.1. 실험기구 사용법을 익히고 실험 데이터의 처리 및 측정의 불확실도 추정방법 등의 화학실험의 기초를 배운다. 1.2. 화학실험에서 가장 기본이 되는 물리량은 질량과 부피이다.
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