소개글
"평형상태가 어려운 자연계"에 대한 내용입니다.
목차
1. 평형상태가 어려운 자연계
1.1. 예비레포트 실험 목적
1.2. 바탕 이론
1.2.1. 가역반응(Reversible Reaction)과 비가역반응(Irreversible Reaction)
1.2.2. 화학적 평형 상태 (Chemical Equilibrium)
1.2.3. 평형 상수(equilibrium constant, K)와 자유에너지(Gibbs free energy, ΔG)
1.2.4. 착물 형성 반응에서의 평형 상수
1.2.5. Lambert - Beer Law
1.2.6. 르샤틀리에의 원리(Le Chatelier's Principle)
1.2.7. 비색법(colorimetric method)
1.3. 실험 기기 및 시약
1.3.1. UV-vis 분광 광도계
1.3.2. 항온조, 칠러
1.3.3. 질산(HNO3), 티오시안산칼륨(KSCN), 질산제이철 구수화물(Fe(NO3)3)
1.4. 실험 방법
1.4.1. 0.5 M HNO3 용액 제조
1.4.2. 2 mM KSCN 용액 제조
1.4.3. 2 mM Fe(NO3)3 용액 제조
1.4.4. 표준 용액 제조
1.4.5. 시료 용액 제조
1.4.6. 흡광도 측정
2. 참고 문헌
본문내용
1. 평형상태가 어려운 자연계
1.1. 예비레포트 실험 목적
예비레포트 실험 목적은 비색법과 UV분광 분석법을 바탕으로 측정한 흡광도와 Lambert-Beer's Law를 이용해 동적 평형 상태에 존재하는 반응물들의 농도를 계산할 수 있다. 또한 자유에너지와 평형 상수의 관계를 이해할 수 있으며, 비색법을 통해 계산한 평형 상수와 UV분광 분석법을 통해 계산한 평형 상수를 비교할 수 있다.
가역반응(Reversible Reaction)은 정반응과 역반응이 모두 일어나는 반응을 말하며, 반면 비가역반응(Irreversible Reaction)은 역반응이 매우 느리거나 거의 일어나지 않는 반응을 말한다. 대부분의 화학반응은 가역반응에 해당한다.
화학적 평형 상태(Chemical Equilibrium)는 가역반응에서 정반응의 속도와 역반응의 속도가 같아져 겉보기에 반응이 정지된 것처럼 보이는 상태를 말하며, 동적 평형 상태라고도 한다. 이때의 반응물과 생성물의 농도를 평형농도라고 부른다.
평형 상수(equilibrium constant, K)는 특정 온도와 화학적 평형 상태인 반응에서, 반응물의 농도곱에 대한 생성물의 농도곱의 비를 말한다. 평형 상수 값이 크면 정반응이 우세하고, 작으면 역반응이 우세하다.
자유에너지(Gibbs free energy, ΔG)는 일정한 온도와 압력에서 계에서 뽑을 수 있는 열역학적 에너지를 의미하며, 반응에서 자발성의 방향을 나타내는 척도이다. ΔG가 양수라면 역반응이 자발적이며, ΔG가 음수라면 정반응이 자발적이다. ΔG가 0이라면 그 물질은 동적 평형을 이루고 있다고 말한다.
평형 상수와 자유에너지의 관계는 ΔG = -RT lnK로 나타낼 수 있다. 이를 통해 표준 반응 자유에너지와 평형 상수의 관계를 확인할 수 있다.
착물이란 원자 또는 전이 금속 이온을 중심으로 그 주위에 여러 다른 물질이 입체적으로 배위결합을 통해 형성된 화합물을 의미한다. 착물 형성 반응에서 평형이 일어날 때 '착물 평형'이라고 부르며, 착물 형성 반응에서 평형 상수는 형성 상수(formation constant)라고 한다.
Lambert-Beer Law는 단색광이 투명한 매질을 통과할 때 흡수물질의 두께와 농도에 비례해 투과광의 세기가 기하급수적으로 감소한다는 법칙이다. 이를 통해 용액의 농도를 정량적으로 측정할 수 있다.
르샤틀리에의 원리(Le Chatelier's Principle)는 동적 평형 상태에서 외부 조건이 변화하면 평형의 위치가 변화를 상쇄시키는 방향으로 이동한다는 원리이다. 예를 들어 발열반응의 경우 온도가 증가하면 생성물을 추가한 것과 같으므로 역반응이 일어나 평형 상수 값이 감소한다.
비색법(colorimetric method)은 표준 용액 또는 실험 용액에 적당한 시약을 가해 착색시킨 뒤, 특정 파장의 흡광도를 측정하고 Lambert-Beer's Law를 이용해 용액의 농도를 정량하는 분석법이다. 본 실험에서는 Fe3+, SCN-, FeSCN2+가 용액 속 이온으로 존재하는데 그중 FeSCN2+만 짙은 갈색을 띄어 비색법으로 정량할 수 있다.
1.2. 바탕 이론
1.2.1. 가역반응(Reversible Reaction)과 비가역반응(Irreversible Reaction)
대부분의 화학반응은 가역반응이다. 가역반응(Reversible reaction)이란 정반응과 역반응이 모두 일어나는 반응을 말한다. 반응식은 양방향 화살표를 사용하여 나타낸다. 예를 들어 N2O4 ⇌ 2NO2의 경우, 왼쪽으로 향하는 반응이 정반응이고 오른쪽으로 향하는 반응이 역반응이다.
한편, 비가역반응(Irreversible reaction)은 역반응이 매우 느리거나 ...
참고 자료
‘22년도 1학기 화공기초 이론 및 실험 실험노트
msds
“William L. Masterton Cecile N, Hurley Edward J.Neth, p.389~399”, 일반화학(제 7판), 화학교재연구회, 2014
두산백과 ‘자유에너지’
조화태 외(2012), 『인간과 교육』, 방송대 출판문화원.
[네이버 지식백과] 인지발달이론
[네이버 지식백과] 피아제
[출처] 피아제의 인지발달단계이론 설명 및 교육적 시사점|작성자 sonbc
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