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  유기화학실험 | 재결정과 녹는점 측정 TIP 1. 유기화학에서 많이 이용되는 분리와 정제의 과정에 대해서 실험해본다. 사실 재결정과 녹는점 측정은 다른 실험을 하는 과정에서 물질의 걸러내고 순도를 측정하는데 이용되는 하나의 과정이다. 2. 본 실험을 통해서 우리는 유기화학실험을 하는데 기초가 되는 이 과정을 이해하도록 한다 본 실험은 화학에서 이용되는 여러 가지의 분리‧정제법 중의 대표적인 방법인 재결정(recrystallization)법과, 녹는점(melting point: M.P.)의 측정법을 이해하기 위한 실험이다. 본 실험에서 물에 용해시키는 물질은 90% 벤조산(Benzoic acid, 10% 불순물) 이다. 이 물질 1g을 물 30㎖정도에 넣으면 상온에서는 다 용해되지 않지만 고온의 조건에서 완전 용해하게 된다. 벤조산은 뜨거운 .. Chemistry/유기화학 2021. 4. 13.

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  일반화학실험 | 원소의 스펙트럼 TIP 1. 여러 원소의 방출 스펙트럼을 관찰하는 것이다. 2. 원소의 선스펙트럼에서 원자의 전자상태의 양자화와 분광학의 원리를 배운다. 원자의 방출 스펙트럼 원자나 분자 또는 그 집합체가 높은 에너지준위로부터 낮은 에너지준위로 전이할 때 방출하는 전자기파 스펙트럼으로 흡수스펙트럼과 구별하기 위하여 이렇게 부르며, 발광스펙트럼 또는 복사스펙트럼이라고도 한다. 원자마다 양자화 된 일정한 에너지 값을 가지므로 에너지 차이로 생기는 전자기파의 값이 원자마다 다르게 나타나게 된다. 뤼드베리 상수(Rydberg constant) 요하네스 로베르트 뤼드베리(19세기～20세기)는 스웨덴의 물리학자이다. 이 물리학자는 수소 원자가 방출하는 광자의 파장을 예측하는 뤼드베리 공식으로 유명하다. 뤼드베리 공식이란 수소원자가.. Chemistry/일반화학 2021. 4. 13.

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  일반화학실험 | 용량기 검정과 정해진 농도의 용액 만들기 TIP 1. 밀도의 의미를 파악하고 부피 측정 기구인 메스실린더를 보정한다. 이를 통해 에탄올의 정확한 부피를 재고, 이로부터 얻은 계산값을 이론값과 비교한다. 2. 농도의 여러 단위에 대해 익히고, 물은 염산 용액을 만드는 과정을 수행한다. 진한 용액으로부터 한 단계로 만드는 경우와 여러 단계로 묽혀 얻는 경우의 산도를 비교한다. 밀도 밀도란 단위 부피 당 들어 있는 물질의 질량을 의미하며, 질량은 온도에 따라 변하지 않지만 부피가 온도에 따라서 변하는 값이므로 밀도도 온도에 따라 변한다. 부피를 측정하는데 사용하는 메스실린더는 온도에 따라 팽창률이 다르므로 부피 보정이 필요하다. 정해진 온도에서는 밀도가 고정된 값을 가지므로 정확한 질량을 알면 부피를 알 수 있다. 이를 이용하여 메스실린더의 부피를 .. Chemistry/일반화학 2021. 4. 11.

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  일반화학실험 | 보일-샤를의 법칙 TIP 실험을 통하여 보일-샤를의 법칙 '일정량의 기체의 부피는 압력에 반비례하고 온도에 비례한다'를 이해한다. 기체(gas) 일반적으로 표준 압력 및 표준 온도에서 기상으로 존재하는 물질을 기체라 하며, 형태는 기상을 가질 수 있으나 표준 압력 및 표준 온도에서는 고상 및 액상으로 존재하는 물질을 증기하고 한다. 물질이 어느 온도 이상에서 항상 기체로 존재하는 온도를 임계 온도라 하며 따라서 임계 온도가 25℃이하인 물질은 표준 압력 및 표준 온도에서 항상 기체로 존재한다. 압력(pressure) 압력은 기체의 분자가 자유롭게 움직여 접하고 있는 표면에 충돌함으로써 생기고 힘을 작용 면적으로 나눈 식(P=F/A)로 표시된다. 대기압을 측정하는 장치로는 그림에서 보는 바와 같은 기압계를 사용할 수 있는데.. Chemistry/일반화학 2021. 4. 10.

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  유기화학실험 | 박막 크로마토그래피 - TLC 크로마토그래피 화학에서 가장 기본이 되는 분석 방법으로 그 응용분야가 넓은 학문이다. 크로마토그래피란 두 가지 이상의 성분으로 된 물질을 단일성분으로 분리하는 기법으로써 분리하고자 하는 물질의 각 성분은 두 종류의 상, 즉 고정상과 이동상에 다르게 분포하는데, 이 분포의 차이에 근거하여 분리가 이루어지는 것이다. 시료가 칼럼을 지나는 동안, 각 성분의 이동도 차이를 이용해 혼합물의 각 성분을 분리하는 방법으로 이러한 분리과정은 각 성분의 이동상과 정지상 사이의 분배, 흡착, 이온교환, 시료의 크기 차에 의존한다. 크로마토그래피는 분리뿐만 아니라 물질늬 확인과정에서도 매우 유용하다. 어떤 용매가 10㎝ 이동하는동안 시료 a가 3㎝, 시료 b가 5㎝ 이동했다면 같은 용매가 20㎝ 이동하는 동안 시료 a는 6.. Chemistry/유기화학 2021. 4. 10.

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  일반화학실험 | 알코올의 증류 TIP 불순물을 포함한 물질을 분류하는 방법 중 단순 증류법을 이용하여, 알코올을 증류하여 순수하게 분리한다. ☆ 증류란 끓는점의 차이를 이용하여 두 물질을 분리하는 조작으로, 단순 증류, 진공증류, 분별증류 등의 여러 가지 종류가 있다. ☆ 에탄올은 사슬모양의 탄화수소 중 탄소의 수가 2개인 에테인에서 수소 원자 하나가 하이드록시기로 치환된 알코올로, 휘발성과 가연성을 가진 무색 액체이다. ☆ 정제는 물질에 섞인 불순물을 없애 그 물질을 더 순수하게 한다는 의미이다. ☆ 증기압은 액체 또는 고체에서 증발하는 압력으로 증기가 고체나 액체와 동적 평형 상태에 있을 때 포화증기압을 일컫는다. 순수한 액체를 충분한 열로 가열하면 액체의 온도와 함께 증기압도 증가한다. 증기압이 대기압과 같아지면 액체의 내부에서.. Chemistry/일반화학 2021. 4. 9.

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  핵화학 | 원자력의 미래 원자력은 지구의 온난화와 산성비를 줄이는 방법으로 장려되어 왔다. 우라늄의 분열로부터 발생되는 열은 전기를 발전하는 증기를 만들기 때문에 원자력 발전소는 온실 기체인 이산화탄소를 방출하지 않는다. 또한 원자력 발전소는 공해의 주원인이 되는 물질인 황과 질소의 산성 산화물도 방출하지 않는다. 미국의 Seabrook 발전소를 예를 들어 설명하면 이 발전소는 1,160 메가와트(초당 1,160×106주울), 혹은 매일 1×1014주울의 속도로 전기를 발전한다. 그런데 이 발전소에서 핵연료 대신 석탄을 태운다면 하루에 약 만 톤의 양이 필요하다. 이 만톤의 석탄이 연소되면 여기서 300톤의 SO2와 100톤의 NOx을 방출할 것이다. 최근에 온실 효과와 산성비등 석탄의 환경적 파괴에 대한 인식이 확산되면서 일반.. Chemistry/생활 속 화학 2021. 4. 9.

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  핵화학 | 방사선이 인체에 미치는 영향 방사성 원소가 방출하는 방사선에는 α선, β선, γ선의 3종류가 있다. α선은 He의 원자핵이므로 energy는 크지만 물질의 투과력은 다른 방사선에 비해 가장 약하다. 즉 3cm의 공기를 투과할 수 있으나 한 장의 얇은 종이 두께를 투과하지 못한다. 따라서 α선을 방사하는 방사성 동위원소가 있다 하더라도 피부를 투과할 수 없으며 옷을 입고 있으면 α선을 충분히 막을 수 있다. 다만 입자를 내는 방사성 물질, 예를 들면 원자핵 연료의 plutonium이 핵폭발을 할 경우 여기서 생긴 미세한 입자가 대기중에 분산된다. 이것을 호흡기를 통하여 폐, 간 등에 흡입시킨다면 체내에서 α선을 배출시켜 암을 발생시킬 수 있다. β선은 전자의 흐름이기 때문에 투과력은 α선보다 크지만 γ선만큼 강하지 않다. 2～3매의 .. Chemistry/생활 속 화학 2021. 4. 9.

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  분석화학실험 | 산 염기 표준용액 조제와 적정 TIP 1. 무수탄산나트륨을 정확하게 달아서 물에 용해하여 일정 부피로 하여 N/10탄산나트륨 표준액(1 차 표준액)을 조제한다. 2. 진한 염산을 묽게 하여 약 N/10로 하고, N/10 탄산나트륨 표준액으로 표정한다. 3. 수산화나트륨(입상)을 용해해서 약 N/10용액을 만들고 N/10 염산 표준액을 써서 표정한다. 표준용액 적정(滴定)에 사용되는 용액으로 이미 정확한 농도를 알고 있기 때문에, 다른 미지시료 용액 속에 있는 어떤 물질의 농도를 구할 때에 표준으로 사용된다. 표준용액은 다양한 적정 실험에 사용된다. 대표적 적정실험인 중화적정으로 예로 들면, 농도를 모르는 염기를 삼각 플라스크에 넣어둔 상태에서 정확한 농도를 알고 있는 산을 한 방울씩 떨어뜨린다. 중화점에 도달하면 그 순간까지 가해준 .. Chemistry/분석화학 2021. 4. 7.

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  유기화학실험 | 박막 크로마토그래피 TIP 실험을 통해 크로마토그래피의 원리를 이해하고, 크로마토그래피 중에서 가장 간편한 TLC의 활용도에 대하여 생각한다. 박막크로마토그래피 실험의 목적은 실험을 통하여 크로마토그래프의 원리를 분명히 이해하고, TLC의 활동에 대하여 생각하는 것이다. 크로마토그래피는 적절한 정지상과 이동상을 사용하여 시료들이 섞여있는 혼합액을 이동속도 차이를 이용하여 분리하는 방법이다. 이 때 흡착되는 힘이 약한 색소일수록 빠르게 높이 이동하고, 반대로 흡착되는 힘이 큰 색소일수록 느리게 이동한다. 박막크로마토그래피는 흡착제로 실리카겔이나 알루미나와 같은 고체의 고운 가루를 유리판이나 셀룰로이드와 같은 플라스틱판의 표면에 얇은 막이 되게 입혀 거름종이와 같이 사용하는 것이다. 실험은 전개용매를 만들고, TLC판에 시료의.. Chemistry/유기화학 2021. 4. 7.

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  일반화학실험 | 물의 성질 TIP  평범하면서도 우리 생활의 많은 부분을 차지하고 있는 물의 여러가지 특이한 성질에 대해서 알아보자.   물의 특성상온에서는 색도 맛도 냄새도 없는 액체. 분자식 , 끓는점 100℃, 녹는점 0℃, 보통은 액체의 것만을 말하지만, 넓은 의미로는 기체상태인 수증기 고체 상태인 얼음을 포함한다. 물은 인간을 비롯해 모든 생물체가 살아가는 데에 꼭 필요한 물질이다. 그것은 물이 가진 고유의 성질 때문이다. 즉, 물은 물질을 녹이는 성질을 지니고 있다. 만일 물에, 물질을 녹이는 성질이 없다면 식물은 양분을 빨아들일 수 없고, 사람은 음식을 먹어도 양분을 조직 속에 운반할 수가 없다. 또 화학 반응도 물질이 물에 녹기 때문에 이루어지는 것이 많다.  물과 자연계지구는 바다 · 호수 · 하천 등에 의해 표면.. Chemistry/일반화학 2021. 4. 7.

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  일반화학실험 | 온도계 보정과 녹는점 측정 TIP 1. 순수한 물질의 녹는점은 일정하여, 물질의 특성 중의 하나이다. 반면 혼합물의 녹는점은 혼합물을 구성하고 있는 물질의 상대적인 조성에 따라 달라진다. 2. 순수한 고체 화합물의 녹는점을 측정하고, 두가지 혼합물에 대한 녹는점 범위를 측정하고, 최종적으로 미지시료의 녹는점을 측정하고 검증한다. 온도는 열적평형의 법칙으로부터 정의되나 물의 삼층적인 0.01℃, 4.5torr를 기준으로 273.16K에 비교되는 온도이다. 녹는점이란 고체의 액체에 작용하는 압력이 동일하고, 어느 물질이 이동하지 않으면서 고체와 액체의 평형상태에 있을 때의 온도로 정의되며, 순수 물질을 확인 할 수 있는 중요한 물성이다. 순수한 물질의 녹는점은 일정하지만 혼합물의 녹는점은 혼합물을 구성하고 있는 물질의 상대적인 조성에.. Chemistry/일반화학 2021. 4. 6.

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  일반화학실험 | 식초와 아스피린의 정량 분석 TIP 몰농도(M), 산, 염기의 개념을 이해하고, 식초의 초산(Acetic acid)과 아스피린의 살리실산 아세틸[C6H4(OCOCH3)COOH]을 정량 분석한다. 산-염기 적정은 대표적인 부피 분석법이다. 분석하고자 하는 시료 (분석물질)와 반응에 소비된 표준용액 (농도를 아는)의 부피를 측정하여 시료의 농도를 결정하므로 부피분석이라고 하며 그 실험 방법을 적정법이라고 한다. 시료가 산 (또는 염기)일때 표준용액은 염기 (또는 산)가 되며, 표준용액을 적정액이라 부른다. 적정액을 뷰렛에 넣고 시료용액이 들어 있는 플라스크에 조금씩 적가하여 반응이 완결되었을 때 소비량의 눈금을 측정한다. 적정에서 분석물질과 정확하게 화학량론적으로 반응하는데 필요한 적정액의 양이 가르키는 부분을 당량점이라고 한다. 그러.. Chemistry/일반화학 2021. 4. 4.

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  핵화학 | 방사능 관리와 폐기물 처리 모든 나라에서는 원자력 발전소라든지 그 밖의 원자력 시설에 대하여 안전공학 및 안전관리의 면에서 엄중한 사고 방지를 위한 노력이 이루어지고 있다. 원자력 발전소에서 핵연료로 사용한 후 생기는 핵분열 생성물인 재는 재처리된다. 그 중에서 uranium과 이의 생성물인 plutonium은 분리되어 재 이용할 수 있지만, 그 외 다른 방사성 동위원소들은 방사성 폐기물로 남게 된다. 반감기라고 하는 것은 방사성 동위원소가 붕괴하여 처음 양의 절반으로 줄어드는데 걸리는 기간을 말하는데, [표 1]에서와 같이 수명이 짧은 물질도 있지만 대단히 긴 것도 있다. 반감기가 긴 방사성 폐기물이 대량으로 축적되면 그 처리의 문제가 어렵게 된다. 현재는 저준위 폐기물 및 고준위 폐기물은 드럼통이나 특별 용기에 넣어 밀폐시킨 .. Chemistry/생활 속 화학 2021. 4. 4.

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  유기화학실험 | 아세트아닐라이드의 재결정 TIP 1. 실온에서 결정상인 유기 고체화합물의 정제 방법 중 한 가지인 재결정 (Recrystallization) 방법을 익히고, 적절한 재결정 용매의 선택과 재결정 후 얻어지는 정제 화합물의 순도 향상 확인 방법 등에 대하여 이해함 2. 순수 아세트아닐라이드를 재결정 과정을 통해 불순물을 거르고 순수한 결정체를 얻어내는 것. 실험에 영향을 끼치는 요인 1) 결정의 크기 조절인자 용질이 석출 될때에는 온도를 빨리 낮추느냐에 따라 결정의 크기나 모양이 달라지기도 한다. 온도를 급격하게 낮추면 결정이 제대로 배열될 시간이 없고 결정을 만들 시간도 부족해 크기도 작고 고르지 못한 결정이 만들어질 가능성이 크다. 그렇지만 온도를 천천히 낮추면 고르고 큰 결정을 얻을수있다. 그래서 재결정 방법은 결정의 모양을 .. Chemistry/유기화학 2021. 4. 4.

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  일반화학실험 | 액체의 혼합 TIP 1. 두 개 이상의 물질을 혼합하는 과정에서 물질의 질량은 보존된다. 2. 본 실험에서는 물과 에탄올을 이용하여 용액을 제조한 후, 그 용액의 밀도를 구하는 실험을 통하여 두 개 이상의 물질을 혼합하는 과정에서 물질의 부피가 보존되는지 여부를 확인할 수 있다. 분자간 힘은 분자들 사이에 작용하는 인력을 일컫는다. 기체의 비이상적인 거동도 분자간 힘으로 설명된다. 하지만 액체나 고체와 같은 응축상 물질에서 분자간 힘은 더욱 중요한 역할을 한다. 기체의 온도가 내려감에 따라 기체를 구성하는 분자의 평균 운동 에너지가 감소하게 되고, 결국 충분히 낮은 온도에서 분자는 더 이상 인접한 분자의 인력으로부터 벗어날 수 없게 된다. 이 때, 분자들이 모여서 작은 액체 방울을 형성하게 되는데, 이와 같이 기체상.. Chemistry/일반화학 2021. 4. 3.

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  일반화학실험 | 유리기구의 불확실도 결정 TIP 1. 저울 사용법과 액체를 사용하는 기구(피펫, 뷰렛, 눈금 실린더 등)의 사용법을 익히고, 거기서 얻은 자료를 토대로 측정값의 불확실도 추정 방법을 알아본다. 2. 저울 사용법, 액체를 옮기는데 사용하는 기구의 사용법을 익히고, 실험 데이터의 처리 및 불확실도 추정 방법 등을 배운다. 3. 실험에서 사용하는 유리기구의 용도를 이해하고 주어진 실험 기구를 이용하여 질량 및 부피를 정확히 측정하도록 숙달한다. 또, 측정값을 유효숫자를 고려하여 처리하고 결과의 불확실도를 이해한다. 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 .. Chemistry/일반화학 2021. 4. 1.

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  핵화학 | 핵무기의 폭발과 방사능 오염 원자력 발전소의 건설은 환경 파괴라든지 환경보호와 관련하여 방사능 오염의 위험성이라는 새로운 문제를 발생하고 있다. 그러나 방사능 오염에 의한 환경 파괴의 문제는 대부분 핵무기의 사용에서 발생하고 있다. 미국과 러시아는 오래 전부터 상당량의 핵무기를 보유하고 있으며 신종 핵무기를 개발하는데 서로 경쟁적인 입장에 있다. 1994년도 이후 탈냉전 시대를 맞아 양국은 새로운 핵무기 생산 금지 및 기존 핵무기의 감축을 선언하였지만 이의 실행 여부는 아직도 불투명하다. 그리고 영국, 프랑스, 중국 등이 핵무기를 개발하고 있으며 특히 중국의 핵무기 개발과 핵실험은 심각할 정도이다. 핵무기가 전쟁에 사용되어 환경에 피해를 주는 경우는 너무 엄청나기 때문에 여기서 논하지 않겠다. 그러나 평화의 시기에 있어서도 핵무기의.. Chemistry/생활 속 화학 2021. 4. 1.