유기화학실험 | Dissolution and Polarity - 용해와 극성

 

 

 

TIP

 

 

1. 여러 용매에 대하여 용질의 서로 다른 특성에 따른 용해도 차이에 대해 알아보자
2. 유기화합물의 물성과 구조를 이해하고, 화합물들의 용해도를 통해 polar와 nonpolar를 구별 할 수 있다.
3. 기본적인 유기화합물의 작용기를 익히고 실험실에서 자주 사용되는 유기용매와 유기화합물의 용해 현상을 관찰하여 이를 분자 구조와 극성/무극성과 연관지어 이해보고자 한다.

 

 

 

1. 화학반응은 반응물질 사이의 충돌에 의하여 에너지를 교한하여 결합이 끊어지거나 새로 만들어져서 다른 물질로 변환되는 것.

 

2. 녹는 성질을 이용하여 자연계에 존재하는 물질을 크게 친수성과 소수성으로 분류.

① 친수성 : 물 분자와 쉽게 결합되는 성질을 의미한다. 일반적으로 극성을 띤다.

② 소수성 : 물 분자와 쉽게 결합되지 못하는 성질을 의미한다. 일반적으로 극성을 띠지 않는다. 유기화학에서는 이런 성질을 가진 화합물의 구조적 특징을 가지고 구분하여, 극성물질과 비극성 물질로 구분

③ 극성물질 : 극성은 두개 이상의 원자로 이루어진 분자 내에서 전자구름이 몰려있는 상태.

④ 비극성물질 : 비극성이란 극성이 매우 적거나, 심하게는 없는 것을 말하는 것.

 

3. 분자와 분자 간의 힘에는 극성분자 사이에 일어나는 쌍극장-쌍극자 상호작용과 비극성 사이에서 일어나는 분산력과 수소결합이 있다.

① 쌍극자-쌍극자 상호작용 : 극성 화합물의 분자는 결합된 원자들 사이의 전기 음성도의 차이 때문에 전자구름과 핵의 전자가 분극되어 부분적인 양극과 음극으로 나누어져 쌍극자 모멘트를 가지게 된다.

② 분산력 : 분자와 분자 사이에 작용하는 힘의 한 종류로 유발 쌍극자-유발 쌍극자에 의한 인력이며 모든 분자와 분자 사이에 존재한다.

③ 수소결합 : O·N·F 등 전기음성도가 강한 2개의 원자 사이에 수소원자가 들어감으로써 생기는 약한 화학결합이다.

 

4. 극성 분자는 극성분자끼리 비극성 분자는 비극성 분자끼리 섞이게 된다.

 

5. 전기음성도는 원자나 분자가 화학 결합을 할 때 다른 전자를 끌어들이는 능력의 척도이다

 

6. 알코올 모양에 따라 알코올 화합물의 물에 섞이는 정도는 하이드록시기의 친수성과 알킬(R-)기의 소수성의 경쟁에 의하여 정해진다. 하이드록시기의 영향이 크면 물에 녹고, 알킬기의 영향이 더 크면 물에 섞이지 않게 된다. 또한 친수성인 하이드록시기가 있더라도 소수성의 알킬기가 상대적으로 길어지게 되면 물에 잘 섞이지 않는다. 즉, 알킬기의 탄소수가 4～5개 이상인 화합물은 일반적으로 소수성을 나타낼 경향이 크다.

 

7. 분자식은 같지만 물성이 다른 화합물을 이성질체(isomer)라고 한다.

 

 

실험 방법

※ 다음 각 화합물 2.0㎖를 시험관에 취하고 동량의 용매를 섞은 후, 잠시 놓아둔 후 층이 갈라지는지 관찰하시오. 층이 분리되지 않으면 “섞인다”, 층이 분리되면 “섞이지 않는다”로 기록하고 결과를 해석하시오

(1) 실험 A

다음 각 화합물(Carbon tetrachloride, Ethyl alcohol, Methanol, Diethyl ether, Acetic acid, Ethyl acetate, Acetone, Acetonitrile, Toluene) 2.0㎖를 시험관에 취하고 동량의 용매( , Hexane)를 섞은 후, 잠시 놓아둔 후 층이 갈라지는지 관찰한다.

 

(2) 실험 B

다음 각 알코올 화합물(Methanol, Propanol, Pentanol, Octanol, Lauryl alcohol, Phenol, Ethylene glycol) 2.0㎖를 시험관에 취하고 동량의 용매(H₂O, Hexane)를 섞은 후, 잠시 놓아둔 후 층이 갈라지는지 관찰한다.

 

(3) 실험 C

다음 각 이성질체(1-Butanol, Isobutyl alcohol, tert-Butylalcohol, Diethyl ether) 2.0㎖를 시험관에 취하고 동량의 용매(H₂O, Hexane)를 섞은 후, 잠시 놓아둔 후 층이 갈라지는지 관찰한다.

 

(4) 실험 D

10㎖ 시험관에 고체 화합물(Stearic acid, Benzoic acid)의 경우 50㎎을 담고 용매(H₂O, methylene chloride, 1.0M NaOH)를 3.0㎖넣은 후 용해되는지 관찰하자. 액체(Acetic acid)인 경우에는 화합물 2.0㎖에 용매 2.0㎖ 넣고 관찰한다. 고체 시료의 50㎎은 성냥개비 2알 크기 정도의 무게이다.

 

(5) 실험 E

다음 각 화합물(Diethyl ether, THF) 2.0㎖를 시험관에 취하고 동량의 용매( , NaCl)를 섞은 후, 잠시 놓아둔 후 층이 갈라지는지 관찰한다. 그 후 각 시험관에 고체 NaCl 0.2g 을 2회 첨가하여 섞은 후 각각 층이 갈라지는지 관찰한다.

 

 

 

[유기화학실험]Dissolution and Polarity 레포트