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이공계실험 | 일반화학실험 | 액체와 고체의 밀도 측정 | 의약품연구 | IT
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일반화학실험 – 액체와 고체의 밀도
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일반화학실험 – 액체와 고체의 밀도
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액체 와 고체 의 밀도 측정 실험
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이공계실험 | 소박한 실험 노트 – 종합편 | 의약품 연구 | IT
TIP 1. 물질의 밀도는 물질의 부피에 대한 질량의 관계를 측정하는 기본적 성질이다.
2. 화합물의 질량 및 부피를 측정하여 주어진 온도와 압력에서 액체와 고체의 밀도를 측정한다.
밀도
단위 부피의 그 물질이 가는 질량으로 SI단위는 Kg/㎥이지만 화학 실험에서는 g/㎤을 많이 사용한다. 밀도는 온도에 따라 변화하므로 -특히 기체의 경우는 더욱 민감하다. 온도를 함께 측정한다. 밀도를 측정하기 위해서는 시료의 질량과 부피를 측정하여야 한다. 질량 측정할 때 0.01g정도의 정밀도를 요하는 측정에는 어림저울(triple beam balance)을, 더욱 정밀한 질량의 측정에는 화학저울이 이용된다.
부피를 측정할 때에는 눈금실린더, 뷰렛, 피펫 등이 사용되며 눈금실린더 보다는 뷰렛이나 피펫이 정밀도가 높은 장치이다. 비커나 플라스크에 표시된 눈금은 정밀도가 매우 낮으므로 주의해야 한다. 이 실험에서는 저울로 질량을 측정하는 법을 배우고, 액체 및 고체의 부피를 측정하는 방법을 실험한다. 또한 화학 실험실에 취급하는 유리기구들을 불순물이 없도록 깨끗하게 세척하는 방법을 익히도록 한다.
여러 가지 물질의 밀도
기 체(g/㎤) 액 체(g/㎤) 고 체(g/㎤) 수소 0.0000899 에탄올 0.709 얼음 0.92 메탄 0.000716 물 1.00(4℃) 알루미늄 2.69 질소 0.00125 아세트산 1.05 철 7.89 산소 0.00143 사염화탄소 1.63 구리 8.93 이산화탄소 0.00190 수은 13.5 은 10.5 프로판 0.00202(0℃)
납 11.3 부탄 0.00205(25℃)
금 19.3
일상생활에서 밀도를 이용한 예
1. 잠수부의 허리 밸트에 무거운 납덩어리를 매단다.
2. 애드벌룬에 공기보다 가벼운 헬륨 기체를 채워서 공중으로 띄운다.
3. 수상 보트를 탈 때 밀도가 작은 기체를 채운 구명 조끼를 입는다.
4. 잠수함에서 공기의 양을 조절하여 물에서의 위치를 조정한다.
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실험 방법
1. 물의 밀도
1) 깨끗하게 말린 메스 실린더의 무게를 정확하게 측정한다.
2) 4～5㎖의 물을 메스 실린더에 넣는다.
3) 물의 부피를 정확히 읽는다.
4) 물이 든 실린더의 무게를 다시 측정한다.
5) 물의 밀도를 계산한다.
6) 반복하여 평균값을 구한다.
7) 에탄올 용액의 밀도
8) 실험 가.에서 물 대신 에탄올 용액을 사용하여 같은 방법으로 실험을 수행한다.
2. 고체의 밀도
1) 금속 조각(나사) 약 10g의 무게를 정확하게 측정한다.
2) 약 5㎖의 물을 메스 실린더에 넣고 정확하게 읽는다.
3) 실린더를 약간 기울여 금속조각을 미끄러지게 넣는다.
4) 다시 부피를 정확하게 읽는다.
5) 금속의 밀도를 계산한다.
6) 반복하여 평균값을 구한다.
3. 알루미늄(Al) 호일의 밀도와 두께 측정
1) 알루미늄 호일을 가로, 세로 10㎝가 되도록 정확히 자른다.
2) 꼭꼭 뭉쳐서 무게와 부피를 고체의 밀도와 같은 방법으로 측정한다.
3) Al의 밀도를 구한다.
4) 알루미늄 호일의 부피로부터 단면적으로 나누어 두께를 계산한다.
그리드형
액체와 고체의 밀도
<사전보고서>
1. 실험 제목 : 액체와 고체의 밀도
2. 실험 목적 : 물질의 밀도는 물질의 부피에 대한 질량의 관계를 측정하는 기본적 성질이다.
주어진 온도와 압력에서 화합물의 질량 및 부피를 측정하여 밀도를 구한다.
3. 사용기구 및 시약 : 눈금실린더, 저울, 증류수, 미지액체, 온도계, 알루미늄foil, 동전
4. 이론
è 밀도 D = m/V m:질량 V:부피
è 질량 m = D*V
è 물의 밀도
D=m/V 이므로 부피가 최소인 4℃에서 물의 밀도가 제일 크다. 물은 일반적인 액체와 달리 4℃ 이하의 온도에서는 부피가 증가하는데 이는 4℃ 이하에서 물분자간에 “육각수”를 형성하면서 분자간의 거리가 멀어지기 때문이다. 4℃ 에서의 물의 밀도 = 1g/㎠
5. 실험 방법
1. 물의 밀도
è 눈금실린더를 완전히 건조하여 0.01g 단위까지 질량을 측정한다.
è 물 10㎖를 눈금실린더에 넣은 후 실린더와 물의 질량을 0.01g 단위까지 측정한다.
è 물의 밀도를 계산한다.
è 물 20㎖를 눈금실린더에 넣은 후 실린더와 물의 질량을 0.01g 단위까지 측정한다.
è 물의 밀도를 계산한다.
è 두 밀도의 평균값을 계산한다.
è 현재 온도를 측정해서 기록한다.
2. 미지 액체의 밀도.
è 위와 같은 방법.
3. 고체의 밀도, 두께
è 알루미늄 호일을 고르게 편 후 길이 10㎝의 정사각형으로 자른다.
è 호일을 깨끗이 닦은 후 접어서 호일의 무게를 측정한다.
è 알루미늄의 밀도 = 2.70g/㎤ 이면 호일의 부피는 질량과 밀도로부터 계산할 수 있다.
è 알루미늄의 두께는 밑넓이 * 높이 이므로 두께를 계산한다.
4. 동전의 밀도와 두께
è 깨끗한 동전 10개를 준비한 후 전체의 무게를 측정한다.
è 눈금실린더를 건조하여 질량을 측정한다.
è 물 20㎖를 눈금실린더에 넣은 후 실린더와 물의 질량을 0.01g 단위까지 측정한다.
è 동전 10개를 실린더에 넣은 후 부피를 측정한다.
è 동전 1개의 밀도를 계산한다.
è 동전 1개의 물기를 제거한 후 지름을 1㎜ 단위까지 측정한다.
è 원기둥의 부피 = 의 공식으로 동전의 두께를 계산한다.
사용기구 설명
1. 피펫필러
è 피펫을 끼운다.
è A를 누른 상태로 볼록한 가운데 부위를 누른다.
è 용액에 피펫을 담그고 S부위를 누르면 용액이 빨려 올라간다.
è 부피 측정후 E부위를 눌러 용액을 끝까지 배출시킨다.
주로 고무재질로 되어 있으며 홀피펫이나 눈금피펫에 끼워서 시약을 옮길 때 쓰인다 .
(고교시절 실험 수업 중 사용한 적이 있는데 정확한 이름을 이제서야 알게 되었다. 당시 뷰렛을 이용할 때 썻다.)
2. 감압여과장치(=흡인여과)
è 원리 : 여액의 수기내를 감압하여 이에 의해 여과기 중의 액면에 대기압이 가해져서 여과를 촉진시키는 원리.
è 이 방법은 여과속도가 빠르고 침전물에 잔류하는 모액이나 세척액을 가능한 한 흡인,제거 할 수 있으므로 매우 편리하다.
è 사용기구 : 감압여과병, 아스피레이터 or 진공펌프, 유리여과기, 고무튜브, 여과지, 깔때기
è 사용방법
1) 감압여과 관 or 병에 여과기를 고무마개로 연결한다.
2) 아스피레이터 or 진공펌프로 병 or 관 내의 공기를 뽑아낸다.
3) 여과한다.
<결과보고서> 실험 A 1차 2차 3차 실린더의 질량 56g 56g 56g 실린더+물의 질량 65.53g 74.76g 75.04g 물의 질량 9.53g 18.76g 19.04g 물의 부피 10㎖ 20㎖ 20㎖ 물의 밀도 0.953 0.938 0.952 물의 평균밀도 0.947 실험 B 1차 2차 3차 동전의 질량 4.07g 4.07g 4.08g 동전의 부피 0.4㎖ 0.4㎖ 0.4㎖ 동전의 밀도 10.19 10.19 10.19 동전의 지름 2.2㎝ 2.2㎝ 2.2㎝ 동전의 두께 1.51㎝ 1.51㎝ 1.51㎝ ○결론 및 토의 è 이전에도 몇 번 실험을 해 본적이 있는데 그때보다 더 정확한 값에 가까이 나온 것 같다. 역시 실험은 정밀한 기계로! 아쉬운 점이 있다면 역시 부피를 재는 것. 눈으로 어림짐작으로 하려니 정확한 값이 나오지 않았다. 또한 매스실린더를 깨끗이 말리지 않고 휴지로 닦은 것도 그 이유가 되겠다. è 동전의 두께 구하기는 밀도를 구한 것에 의의를 두어야겠다. 지름, 두께는 는 사람의 눈으로 보고 값을 읽어야 하기 때문에 역시 정확한 수치를 알기 힘들다. è 다음 실험인 <재결정> 은 어떤 실험이 될까?
Come and See
목적
이 실험에서 어떤 물질의 질량과 부피를 측정하여 물질의 밀도를 측정하는 법을 배운다.
원리
밀도는 물질의 기본적인 특성으로, 이것을 결정하려면 물질의 부피와 질량을 알아야 한다. 밀도는 일정한 온도와 압력하에서 측정되어야 한다. 즉, 질량은 온도나 압력의 변화에 따라 변하지 않지만, 부피는 변한다. 밀도는 단위 부피에 대한 질량, 즉 cm^3에 대한 g(g/cm^3) 또는 ml에 대한 g(g/ml)으로서 표시된다. 밀도를 측정하기 위해서는 일정한 온도와 압력하에서 물질의 무게와 부피를 측정한다.
실험방법
1.액체의 밀도
1) 50ml 눈금 플라스크를 비누물로 깨끗이 씻은 다음 소량의 아세톤으로 두번 가량 씻어낸다. 공기 중에 한동안 방치하여 아세톤이 완전히 증발한다음 이 질량을 mg까지 정확하게 달아라
2) 이 실린더에 증류수 표지선까지 채우고 기벽 밖에 묻은 물기를 깨끗이 닦은 다음 질량을 mg까지 정확히 달아야 한다.
3) 실린더의 물을 버리고 1)에서와 같이 하여 물기를 완전히 없앤 다음 밀도를 측정하고자 하는 액체를 표지선 까지 채워 2)에서와 같이 기벽 밖에 묻은 액체를 닦아 없앤 다음 mg까지 정확히 달아라.
2. 고체의 밀도
1) 밀도를 알고자 하는 고체의 질량을 mg까지 달고
2) 위에서 사용한 50ml 눈금 실린더에 증류수 1/3 쯤 넣고 눈금을 읽는다. 밀도를 측정하고자 하는 고체(질량을 알고 있는 것)를 여기에 물방울이 밖으로 튀지 않도록 조심히 넣은 다음 불어난 눈금을 다시 읽어 고체의 실제 부피를 기록한다.
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