[일반화학실험] 어는점 내림에 의한 분자량 측정

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2009.03.28 / 2019.12.24
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하고 싶은 말: 일반화학실험 레포트 중 어는점 내림에 의한 분자량 측정입니다. 최근에 만든 레포트로서 많은 문헌을 참고하여 만들었습니다.

목차: 1. 실험 목적
2. 실험 이론
- 용액의 총괄성(Colligative Properties)
가. 증기압 내림(Vapor-pressure Lowering)
나. 끓는점 오름(Boiling-point Elevating)
다. 어는점 내림(Freezing-point Depression)
라. 삼투압(Osmotic Pressure)
3. 실험기구 및 시약
4. 실험방법
5. 참고문헌

본문내용: “비휘발성(Nonvolatile)"이란 용액 내 용질의 증기압이 거의 무시할 정도라는 것을 의미한다. 한 예로 설탕(사탕수수)의 수용액을 들 수 있는데, 이 경우 설탕 수용액 내 설탕 자체의 증기압은 거의 0이다.
온도가 일정한 경우 용매의 증기압은 0이 아니며 용액의 조성에 따라 변한다. 용매의 몰분율(X1)이 1이라면, 증기압은 특정 온도에서 순수한 용매의 증기압 P10와 같다. X1이 0이 되면(순수한 용질의 경우) 용매의 증기압 P1 = 0 이는 용매가 더 이상 존재하지 않기 때문이다. 몰분율 X1이 1에서 0으로 변하면 증기압 P1은 P10에서 0으로 변한다(그림 1).
프랑스 화학자 라울(Francois-Marie Raoult)은 몇 가지 용액에서 용매 몰분율에 대한 용매 증기압을 도시하면 거의 직선에 가깝다는 것을 발견하였다(그림 1). 이 직선 관계를 따르는 용액들은 다음과 같은 간단한 식으로 나타나는 경향을 따른다.
P1 = X1P10
이것을 라울의 법칙(Raoult's law)이라 하고, 이러한 용액을 이상용액(Ideal Solution)이라 부른다. 그러나 이러한 직선 관계에서 벗어나는 용액들이 많이 있는데 이들을 비이상 용액(nonideal Solution)이라고 부른다. 이들은 양의 편차(라울의 법칙에서 예측되는 것보다 높은 증기압)를 보일 수도 있고 음의 편차(낮은 증기압)를 보일 수도 있다. 분자 수준에서 보면 음의 편차는 용질과 용매 분자가 서로 강하게 끌어 당겨서 용매가 기화하려는 경향을 감소시킬 때 생긴다. 양의 편차는 반대 경우로, 즉 용매와 용질간의 인력이 거의 작용하지 않을 때 일어난다. 그러나 충분히 낮은 밀도에서 모든 실제 기체들이 이상기체의 법칙을 따르듯, 해리하지 않는 용질을 가진 비이상 용액도 X1이 1에 접근함에 따라 라울의 법칙에 근접하게 행동한다.
라울의 법칙은 총괄성(Colligative Properties)이라 불리는 묽은 용액이 지닌 네 가지 특성의 근거가 된다. 총괄성은 특정 입자의 성질보다는 용해된 입자의 개수에만 의존하여 집합적으로 나타나는 특성이다.
이 네 가지 특성은
1. 순수한 용매에 대한 용액의 증기압 내림
2. 끓는점 오름
3. 어는점 내림
4. 삼투압 현상

참고문헌: - 현대일반화학, 일반화학교재연구회, 자유아카데미, 5th edition
- 일반화학, 화학교재 편찬회 역, 광림사, 10th edition
- 일반화학실험, 일반화학실험교재연구회 편, 광림사
- 일반화학실험, 이기청․김을산, 일신사

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