155.99
4.020
3.020
188.75
86.96
- 상대 점도(Relative viscosity); ηrel
ηrel = η / ηo = t / to
(to;용매의 흐르는 시간(초), t; 고분자 희박용액의 흐르는 시간)
- 비 점도(Specific viscosity); ηsp
ηsp = ηrel - 1
- 환원 점도 (Reduced viscosity);
ηred = ηsp / c ( c : 농도, g/100 mL)
- Inherent viscosity; ηinh
ηinh = ln ηrel /c
- 고유 점도 (Intrinsic viscosity);[η]
이렇게 얻어진 고유 점도와 분자량과는 다음과 같은 선형 관계가 있다.
[η] = KMa
여기에서 K와 a는 고분자 물질과 용매에 따라 정해진다.
Ⅵ. 고찰
이번 실험은 용액의 농도에 따른 점도를 알아보기 위한 실험이다.
실험을 하기 전에 실험방법을 공부하면서 느낀 점은 ‘반드시 50 mL의 부피 플라스크를 사용하고 Methylmethaacrylate를 소수점 셋째 자리까지 정확히 측정하여 녹여야 한다는 것을 보고 점도를 결정하는데 있어서 농도가 매우 중요하다는 점을 느꼈다. 또한 항온조를 사용한다는 점에서 온도 역시 점도를 결정하는데 매우 중요하다고 생각했다. 일상생활 속에서도 우리는 온도에 따른 점도의 차이를 쉽게 접한다. 예를 들어 카라멜이나 시럽을 냉장고에서 갓 꺼냈을 때는 잘 흐르지 않지만, 상온에 오래 놔두거나 열을 가하면 처음보다 훨씬 빠르게 흘러내린다. 이를 통해 온도가 점도에 매우 밀접하다는 것을 알 수 있다.
부피 플라스크에 고분자 물질을 넣고 chloroform을 50 mL 전부 넣으면 부피 플라스크의 입구부분이 좁아 잘 섞이지 않는다. 농도가 낮은 0.200 g과 0.400 g은 chloroform에 어느정도 잘 녹지만 농도가 높은 0.600 g과 0.800 g은 잘 녹지 않기 때문에 2/3만 넣고 잘 흔들어주어야 한다. 또한 chloroform은 휘발성이 강하므로 비이커에 옮겨 담고 파라필름으로 잘 밀봉해야한다. 실험을 통해 파라필름이 chloroform에 녹는다는 것을 알게되어, 실험 시 주의를 해야할 것이다. 그리고 0.600 g부터는 흔들어도 잘 녹지 않기 때문에 드라이기를 이용하여 녹여주면 빠르게 녹일 수 있다. 단점은 드라이기 때문에 온도가 올라갔기 때문에 항온조에서 25 ℃를 유지하기 위해서는 꽤 오랜 시간을 기다려야 한다.
실험의 결과값을 보면 모든 그래프가 거의 선형인 것을 보아 농도에 따른 점도는 비례한다는 것을 알 수 있다. 용액의 농도가 증가할수록 ηrel과 ηsp는 증가하고 ηred와 ηinh는 감소하는 것을 알 수 있다. 고유점도 [η]는 농도가 0으로 수렴할 때 ηred 값이므로 ηred 직선 방정식의 y절편이 고유점도임을 알 수 있다. 즉, 이므로 이다.
실험의 오차원인을 생각해 볼 수 있다. 먼저 Methylmethaacrylate의 질량을 소수점 셋째자리까지 정확하게 측정하는 것이 불가능했다. 또한 chloroform을 부피 플라스크에 정확하게 50 mL를 넣었지만 아무리 테프론테이프로 막았어도 부피가 증가하거나 감소하였다. 먼저 감소한 원인으로는 테프론테이프로 제대로 막지 않아서 증발한 chloroform이 새어 나가서 부피가 줄었을 것으로 생각된다. 이러한 경우는 0.200 g 수용액과 0.400 g 용액에서 발생하였다. 그리고 부피가 증가한 원인으로는 제대로 녹이지않은 Methylmethaacrylate를 녹이기위해 테프론테이프로 입구를 막고 드라이기를 이용하여 녹이는 과정에서 Poly가 용액에 녹으면서 부피가 증가하였다. 이러한 경우는 용매가 잘 용해되지 않는 0.600 g과 0.800 g에서 발생하였다. 또 다른 오차원인으로는 ostwald 점성도계의 B부분에 채워넣은 농도별 용액의 부피가 일정하지 않았다. 실험 방법에서는 B 부분에 절반정도를 채워넣는다고 기술되어 있지만 용액의 양에 따라 압력의 차가 약간씩은 발생할 수 있기 때문에 일정한 부피를 채워넣는 것이 바람직하다. 예를 들어서 부피 플라스크에 정확히 10 mL씩만 점성도계에 채워넣는 방법이 좋다. 가장 큰 오차원인으로는 측정하고자 하는 용액의 온도에 있다. 항온조에 어느정도 담가놓고 설정해둔 25 ℃와 비슷해지면 실험을 진행해야하지만, 실험방법에 정확히 얼마나 기다려야하는지 기술되어있지 않아서 많은 혼란이 있었다. 실험 시간이 정해져 있어서 마냥 오랫동안 기다릴 수는 없었다. 그래서 어떤 것은 10분정도 기다렸고 어떤 것은 20분씩도 기다렸다. 0.200 g부터 0.800 g까지 한 번씩 측정을 하였지만 0.200 g 실험값이 예상과는 너무 다르게 나와서 이 부분만 재실험을 하였다. 하지만 실험을 빨리 끝내고싶은 마음에 드라이기를 이용해 Poly를 빠르게 녹이고 항온조에서 10분도 채 되지 않게 두었다가 실험을 진행하였다. 결과값은 예상과는 크게 벗어나지 않았지만 다른 값들에 비하면 약간의 오차를 가져왔다. 실험을 용액을 만드는 과정부터 여러 번 반복하면 더 정확한 데이터를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
Ⅶ. 참고 문헌
“화공기초실험(유기화학편)”, 순천향대학교 나노화학공학과 (2006) - 실험3
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2318828&cid=60227&categoryId=60227
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https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=611770&cid=50314&categoryId=50314
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=608935&cid=50313&categoryId=50313
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