다니엘 전지 실험 오차 - daniel jeonji silheom ocha

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목차

1. 실험제목
2. 실험날짜
3. 실험목적
4. 실험이론
4-1. 산화-환원 반응
4-2. 전기화학 셀
4-3. 반쪽전지
4-4. 표준환원전위와 전기화학적 서열
5. 실험기구 및 시약
6. 실험방법
7. 실험결과
8. 고찰
8-1. 예상결과
8-2. 실제결과 분석
8-3. 오차의 원인
8-4. 오차를 줄이기 위한 방안
9. 참고문헌 및 사이트

본문내용

용액에 납판, 질산아연용액에 아연판을 담그고 실험한 부분에서 오차를 일으키는 요인들이 많이 작용했을 것이다.
8-3. 오차의 원인
- 실험A는 오차가 발생하지 않는 간단한 실험이다. 하지만 실험B는 38.34%, 56.00%, 31.40%의 오차를 보인, 오차가 충분히 날 수 있는 실험이다. 실험B의 결과에 오차를 일으키는 요인을 생각해보았다.
1) 금속의 상태
- 이번 실험은 한 금속판을 반복하여 여러 번 사용하였다. 금속의 이온화라는 실험의 주제이므로 금속의 부식은 결과에 큰 요인이 될 수 있다. 사포를 문지르는 것은 만약에 금속의 표면이 산화되어 있을 수 있으므로 표면을 깎아내는 것이다. 하지만 이번 실험에서 사포를 문질러 실험하지 않고 그냥 금속을 사용하였으므로 조금의 산화된 금속이 있을 수 있다.
2) 용액의 농도
- 농도차 전지에서 발생하는 전위차는 작기 때문에 작은 농도 변화에도 오차가 생길 수 있다. 1M이라는 정확한 농도를 만들기란 힘들다. 그래서 오차가 발생했을 것이다. 또, 염다리를 두 비커 사이에 넣을 때 염다리 안 KCl용액이 새어나왔었다. 전위차는 작은 농도변화에 민감한데 KCl용액이랑 섞이면서 농도가 달라졌을 것이다.
3) 아연-납 화학전지 실험을 할 때 생긴 침전물
- Pb과 Cl이 만나면 PbCl이라는 앙금이 생긴다. 그래서 수용액 속의 납이온의 농도가 감소될 수 있다. 따라서 염다리의 이온전달이 잘 되지 않을 수 있다. 그렇다면 전위차가 실제보다 덜 측정될 것이다.
8-4. 오차를 줄이기 위한 방안
1) 금속으로 실험할 때 사포를 문질러 사용한다.
금속의 부식면을 제거하여 금속이 더 잘 반응하게 할 수 있다. 따라서 더 정확한 값을 얻을 수 있다.
2) 작은 농도 변화에 민감하므로 농도를 정확하게 맞추도록 한다.
예를 들어 몰농도를 만들 때 많은 양의 용매보다는 우선 적은 양으로 용질을 녹여 나중에 용액량을 맞춘다. 그리고 용질의 질량도 정확하게 재도로 한다.
3) 침전물이 생기지 않도록 염다리 안의 용액이 흘러나오지 않게 한다.
염다리 안에 용액을 꽉 채우면 잘 흘러내리지 않는다. 만약 조금의 공기가 들어가있으면 용액이 흘러나오므로 주의한다.
9. 참고문헌 및 사이트
1) 전기화학 - 계면과 전극과정의 과학·기술 p.9~15(백운기,박수문/청문각)
2) 표준일반화학실험(대한화학회)
3) 위키피디아(www.wikipedia.org)
4) 구글(www.google.co.kr)

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실험목표 

자발적 화학반응으로 일어나는 전자이동반응을 이용하여 전기에너지를 얻는 전지의 원리를 알아보고, 몇가지 금속이온의 전기화학적 서열을 확인한다.

결과

실험1. 전기화학적 서열 구리 아연 납의 산화 잘되는 순서는

아연(Zn)>납(Pb)>구리(Cu)

산화가 잘된다는 말은 전자를 잃어서 이온상태가 된다는 말이다 즉

Zn(s)-> Zn2+(aq) +  2e-

납이온의 들어 있는 용액에 구리 판과 아연판을 각각 넣으면

아연판에는 납이 석출 되지만 구리판에는 납이 석출되지 않는다.

이말은 아연은 산화하여 이온이 되고 이때 전자를 받은 납이온은 금속이 되어 석출된다.

Zn(s)+2Pb+(aq) -> Zn2+(aq) +  2Pb(s) 납이 석출

납이온이 들어있는 용액에 구리판을 넣으면 산화환원반응이 일어나지 않는다. 즉 납이온이 산화경향성이 커서 이온으로 되려는 성질이 강해서 반응이 일어나지 않는다.

실험2. 화학전지

아연-구리 전지의 전극사이 전위차

아연판은 산화하여 전자를 내어놓으며 구리판에 있는 구리이온은 전자를 받아 환원하여 구리로 석출된다

   Zn(s)  -> Zn2+(aq) + 2e- 산화 E=0.76V   양극 단자부호(-) 전자가 나가는곳이 단자부호 (-)

+) Cu2+(aq) + 2e-  -> Cu(s)   환원 E=0.34V    환원 단자부호(+) 전자가 들어오는곳이 단자부호(+)

------------------------------------------

Zn(s)+Cu2+(aq) -> Zn2+(aq) +  Cu(s)    E= 1.10V 

실제 측정값 0.98V

오차= (1.1V-0.98V)/1.1Vx100%= 10.9%

고찰

이번실험은 중고등학교때 배운적이 있는 이온화경향성을 이용해서 전지를 직접만들어 보는 실험이였다. 실험1에서는 우리가 이론적으로 알고있는 이 경향성이 실제로 적용되는지를 알아보았는데. 예전에 칼카나마알아철코니주납수구수은백금이라는 이경향성을 암기 했었는데. 이번실험에는 아연 납 구리를 사용하였다. 실험전에 이 금속판은 잘닦아 주어야 하는데 이유는 산화되지 않도록 기름이 겉에 발려져 있기 때문에 반응을 하는데 방해할수 있기 때문이였다. 이미 알고 있는 이론과 같이 금속의 이온화경향성은 아연 납 구리 순으로 큰것을 알수 있었다. 이온화경향성이 크다는 말은 전자를 잃으면서 이온으로 되고자 하는 능력이 강하다. 즉 구리이온이 녹아있는 용액에 납판을 넣으면 구리가 석출되게 된다. 그리고 두번째 실험에서는 이 자발적 반응을 이용해서 전지를 만들어 보았는데. 아연과 구리 이온이 각각녹아있는 용액에 아연과 금속판을 넣고 도선으로 연결하면 아연은 아연2가로 산화 되면서 전자를 방출하게 된다. 산화하기 때문에 양극이며 도선을 연결하게 되면 전자가 출발하는 곳이기 때문에 단자부호가 (-)가 된다. 그리고 아연은 2가이온이 되어 용액에 녹아 들기 때문에 아연금속판의 무게는 점점 줄어 들게 될것이며 용액에 양이온이 점점증가 하게 될것이다. 이온의 전하의 균형을 맞추기 위해 염다리를 사용하였다. 염다리는 양이온을 양극에서 음극이로 이동시키고 음이온은 음극에서 양극으로 이동시키면서 전하를 맞추게 된다. 그리고 구리판에서는 전자를 받아 용액속에 녹아있는 구리이온이 전자를 받으면서 구리로 석출되게 된다 반응이 진행될수록 구리판의 무게는 점점증가하게 된다. 구리판쪽에서 구리가 환원하므로 음극이 되며 전자가 들어오므로 (+)단자가 된다. 표준환원전위를 이용해서 이론값을 계산하면 1.1V가 나오지만 실제 측정한 값은 0.98V 가 나왔다. 정확한 값을 없었던 이유를 생각해보면 이온들이 녹아있는 용액의 농도가 정확히 1몰이 아니였으며 표준 환원전위 자체가 1기압 25도에서 측정을 한상태인데. 실험실의 온도와 압력이 정확하게 표준상태가 되지 못하였으며 구리 판과 아연판에서 여러가지 불순물등이 존재하여서 정확한 전위를 측정하는데 어려움이 있었던거 같다.