[자연과학][일반화학] 13개 시험관의 비밀

[일반화학] 13개 시험관의 비밀
■ 실험 목적
용액에 녹아있는 화합물의 종류와 농도를 알아내는 일은 화학 분석에서 매우 중요하다. 화학 분석을 위해서는 화합물의 고유한 특성을 효과적으로 활용해야 한다. 간단한 경우에는 색깔이나 냄새만을 통해서도 용액에 녹아있는 화합물의 종류를 짐작할 수도 있겠지만 대부분의 많은 경우에는 화합물의 물리적, 화학적 특성을 적극적으로 활용해야 할 것이다. 특별히 전자껍질의 일부만이 채워진 전이금속 원소들은 주족 원소와는 전혀 다른 물리적 특성과 화학 반응을 나타낸다. 전이금속원소와 그 화합물 내의 홀전자(unpaired electrons)의 존재와 원자가 전자가 있는 오비탈 다음에 오는 전자가 비어있는 오비탈들도 에너지가 낮아 쉽게 사용할 수 있는 점 그리고 전이 금속의 산화상태가 쉽게 변할 수 있는 점 등이 이들에 관한 화학을 매우 흥미 있고 다양하게 만든다.
13가지 미지의 시료를 여러 가지 방법을 자체적으로 계획하여 어떤 물질인지 구별해 낸다. 13개의 시험관에 들어있는 물질의 종류는 이미 알려져 있으며, 어떤 것인지 구별할 수 없는 상태에서 알아내어야한다. 여기서 쓰일 수 있는 방법으로는 냄새나 색깔 등을 이용하여 구별해 내는 물리적인 방법과 각 시료의 화학적인 특성(침전, , 반응성 등등)이 있다.
미지의 물질을 구별하는 데에는 정량적인 방법과 정성적인 방법이 있는데, 정량적인 방법은 어떤 물질이 얼마만큼 미지의 시료에 들어 있는가를 알아내는 것이고, 정성적인 방법은 들어 있는 물질의 양과는 무관하게 어떤 물질이 들어있는가를 알아내는 것이다. 본 실험에서는 정량적인 측면보다는 정성적인 측면에 더 비중을 둔다.
본 실험은 chemical detective가 되어 주어진 도구로, 제한된 시간 내에 각각의 용액이 무엇인지 찾아본다.
■ 실험 이론 및 원리
실험 배경
최근에 원자번호 116인 원소가 만들…