[화학공학실험]Liquid Diffusion (액체 확산) 2부

실험 방법

1. 실험 과정

1) 전도도 측정 장치를 이용해 증류수의 전도도를 측정한다. (기준)

2) NaCl 0.584g을 취해 1L의 0.01M를 만들었다.

3) 제조한 0.01M NaCl용액의 전기 전도도를 측정한다.

4) 측정 후 전도도 측정 장치를 증류수로 닦아낸다.

5) 셀을 뚜껑에 고정시킨 후, 확산 셀 안에 제조한 용액을 액면 위로 약 1㎝정도가 되게 넣는다. (확산 셀 안에 공기방울이 없도록 한다.)

6) 용기 안에 1L의 증류수를 넣고, 액면이 같아진 셀을 용기에 넣되, 아주 잠기지 않고 수면 위로 약 0.5㎝정도 되는 위치에서 전도도를 측정한다.

7) 용기 안에 마그네틱 바를 넣고 교반기 위에 올린 뒤, 셀을 물속에 담가 일정시간마다 전도도의 변화를 기록한다.

8) 이 실험을 1M, 0.1M NaCl을 이용해서 반복한다.

실험 결과

1. 결과 분석

1) 전기 전도도

증류수	0.01M NaCl	0.1M NaCl	1M NaCl
5.4μS	1.233mS	12.62mS	16.21mS

2) 각각의 용액을 이용해 초기 시간부터 10분간 10회에 걸쳐 전기전도도를 측정했다. 단, 0.01M NaCl의 용액은 초기에 3분후부터 1분 간격으로 측정했다.

t (min)	0.01M (10-6S)	0.1M (10-6S)	1M (10-6S)
0	5.0	4.9	5.0
1	6.0	23.2	118.1
2	6.3	26.5	147.2
3	6.5	27.8	165.6
4	6.6	29.1	181.9
5	6.6	30.5	191.3
6	6.7	31.3	196.8
7	6.8	32.0	240.1
8	6.8	32.7	245.1
9	6.9	33.4	248.1
10	6.9	34.5	255.1

 

t (min)	k-
	0.01M (10-6S)	0.1M (10-6S)	1M (10-6S)
1	-	18.3	113.1
2	-	3.3	29.1
3	-	1.3	18.4
4	0.1	1.3	16.3
5	0.0	1.4	9.4
6	0.1	0.8	5.5
7	0.1	0.7	43.3
8	0.0	0.7	5.0
9	0.1	0.7	3.0
10	0.0	0.9	7.0

3) 시간에 따른 전기전도도의 변화를 그래프로 나타내어 보았다.

용액의 농도가 증가함에 따라 확산 계수의 값이 감소하게 나왔다.

4) 그래프에서 얻어진 기울기 값

	d[㎜]	CM[simens]	N[개]	M[mol]	x[mm]	V[㎣]	D[㎟/s]
0.01M	1.00	2.439024	121	0.01	5	106	-3.0006×10-5
0.1M	1.00	2.439024	121	0.1	5	106	-4.2750×10-5
1M	1.00	2.439024	121	1	5	106	-4.3693×10-5

몰농도와 부피와 확산 계수 값을 제외한 수치는 실험하는 과정에서 취할 수 없었거니와 실험 중 통일되는 값으로, 정확한 확산 계수의 값은 얻지 못하더라도 우리가 알고자 하는 결과를 도출하는데 큰 영향이 없을 것이라 판단되었다.

 

토의 사항

1. 실험 고찰

각 용액의 시간당 전기전도도의 변화량만 봐도 확산 계수의 값이 용액의 농도에 비례할 것이라고 예측할 수 있었다. 하지만 결과는 예상대로 용액의 농도가 증가함에 따라 확산 계수도 증가하지 않았다. 절대 값으로는 용액의 농도에 확산 계수가 비례하지만, 실제 값은 계산을 몇 번이고 반복해 봐도 결과가 이렇게 나왔다. (k-k0)/t의 값을 처음 값과 마지막 값의 기울기로 해야 하나 추세선의 이용한 값을 이용해서 이렇게 나왔거나, 나의 계산 실수로 이런 결과 값을 얻게 된 것 같다.

이번에 한 실험은 완벽하게 되지 않았다. 증류수의 전기전도도가 0에 가까워야 하는데 처음부터 거의 5μS로 나왔기 때문이다. 이는 실험 기구가 깨끗이 세척되지 않은 상태에서 실험을 했기 때문인 것 같다. 이것은 당연히 실험결과에 영향을 줬을 것이고, 정확한 실험수치를 취하지 못하게 된 이유가 될 수 있을 것이다.

 

참고 문헌

1. 화학 공학 실험, 사이텍미디어, 2000, 성기찬

2. 단위조작, 고완석, 심현호, 유일증, 이종집, 허광선 공편저, 보문당, 2003

[Engineering/공학실험] - [화학공학실험]Liquid Diffusion (액체 확산) 1부