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화학실험 - 염의 용해도
Ⅰ. 목적
온도에 따른 염의 용해도의 변화를 알아보고 용해도 곡선을 그려본다.
Ⅱ. 원리
소금물과 같이 소금과 물이 균일하게 분포되어 섞인 혼합물을 용액이라고 하며, 물과 같이 녹이는 물질을 용매, 소금과 같이 녹는 물질을 용질이라고 한다. 특별히 용매가 물인 경우를 수용액이라고 한다.
염이란 이온결합 화합물을 일컬으며 염의 용해도는 어떤 온도에서 용매 100g에 녹을 수 있는 염(용질)의 최대 질량을 말하며 온도에 따라서 다른 값을 갖는다. 녹을 수 있는 최대량의 용질이 녹아있는 용액을 포화용액이라고 한다.
일반적으로 고체의 용해도는 온도가 높을수록 커지며 용해도와 온도와의 관계를 그래프로 나타낸 것을 용해도 곡선이라고 한다.
고체의 용해도를 구하기 위해서는 용매 100g당 녹는 용질의 최대량을 측정하여야하며 두 가지 방법이 있다. 한 가지 방법은 용매 일정량에 과량의 용질을 넣은 후 녹지 않은 용질을 걸러서 포화용액을 만든 후 용매를 완전히 증발시켜 남아 잇는 용질의 양을 측정하여 용매와 용질의 비로부터 용해도를 구하는 방법이다.
예를 들어, 20˚C에서 NaCl의 물에 대한 용해도가 36이라면 물 100g당 최대 36g의 NaCl이 녹을 수 있다. 물 10g에 4.0g의 NaCl을 넣었을 경우 3.6g의 NaCl만 물에 녹고 0.4g의 NaCl은 녹지 않을 것이다.
따라서 0.4g의 고체를 거른 액은 포화용액이 되며 이 용액을 증발시키면 3.6g의 NaCl만 남게 된다. 그러므로 20˚C에서의 용해도는 10g : 3.6g 〓 100g : 36g이 되어 NaCl의 용해도는 36(36g/100g H2O)이 된다. 이러한 방법은 용매를 완전히 증발시켜야 하기 때문에 시간이 오래 걸리고 번거롭다. 또 다른 방법은 용매 일정량에 과량의 용질을 넣은 후 용액의 온도를 높여 불포화용액을 만든 후 냉각시켜 결정을 석출시…(생략)
Ⅲ. 기구 및 시약
Ⅳ. 실험 방법
① 시험관을 50mL 비커에 넣고 시험관과 비커의 질량을 잰다.
② 약 8g의 KNO3를 시험관에 넣고 정확한 질량을 잰다.
③ 클램프를 이용하여 시험관을 스탠드에 고정시킨다.
④ 100mL 비커에 약 75mL의 증류수를 넣는다.
⑤ 증류수의 온도를 측정한다.
⑥ 피펫을 이용하여 5mL의 증류수를 KNO3가 들어 있는 시험관에 넣는다.
⑦ 시험관에 온도계를 꽂은 후 온도를 측정한다.
⑧ 유리 막대로 용액을 저어주면서 온도변화를 관찰한다. (이 반응이 발열반응인지 흡열반응인지를 알아본다.)
⑨ 증류수가 담긴 100mL 비커에 시험관을 담그고 85~90˚C가 될 때까지 서서히 가열한다.
⑩ KNO3가 완전히 녹을 때까지 용액을 저어준다.
⑪ 가열을 중지하고 시험관을 비커에서 꺼낸 후 용액을 계속 저어주면서 결정이 석
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