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sms 화학 사랑 프로젝트

어.... sms 와 아이들
by

Yeong Hee Shin

on 3 February 2013

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Transcript of sms 화학 사랑 프로젝트



금속 치환반응의 금속과 전압 전류에
미치는 자기장의 영향에 관한 연구 전남여자고등학교
학생 : 강솔빈 김푸름
신영희 정지혜
지도교사 : 신문식 목차 1. 연구 동기 및 목적

2. 기본이론

3. 연구 내용 및 방법

4. 결론 및 전망 1. 산화 환원 개념을 이해한다
2. 자기장 속에서 금속 결정 성장 모양의 변화 색깔 등을 실험을 통하여 알아본다.
3. 금속 결정 성장 과정에서 자기장이 어떤 영향을 미치는지 현미경사진을 통하여 결정구조를 알아본다.
4. 여러 가지 금속염 용액이 표준 환원전위에 따라 환원된 금속들의 석 출량과 이온 이동의 속도가 자기장의 영향을 받아 어떻게 변하는지 규명한다.
5. 자기장의 영향과 전압과 전류의 변화를 알아본다.
6. 금속결정 성장의 과정에서 효율성을 알아본다.
7. 금속결정성장의 모양을 여러가지 표본과 사진자료로 제작한다.
8. 협동심과 배려심을 기른다.
9. 연구보고서 작성법을 익힌다. 연구 목적 금속의 산화 환원 과정의 메커니즘을 알아보고 어떤 조건에서 금속의 반응이 잘 일어나는지 실험을 통해 알고자 함 연구 동기 기본 이론
금속이 이온으로 되려는 경향으로, 쉽게 이온화되는 것을 이온화경향이 크며, 산화되기 쉽다고 말한다. 이온화경향이 큰 금속 원소가 그보다 이온화경향이 작은 금속 원소의 이온과 만나면, 이온화경향이 큰 원소가 산화되고 이온이었던 원소는 환원되어서 금속이 석출된다. 연구 내용 및 방법
1) 0.5M 농도의 CuSO4 용액 만들기
(1) 전자저울의 눈금을 0점으로 설정한다.
(2) CuSO4 시약 124.84g을 저울로 재서, 부피 플라스크에 넣는다.
(3) 부피 플라스크에 증류수를 넣고, 시약을 녹여 1L의 CuSO4용액을 만든다.


2) 0.5M 농도의 SnCl2 용액 만들기
(1) 전자저울의 눈금을 0점으로 설정한다.
(2) SnCl2 시약 152.74g을 저울로 재서, 부피 플라스크에 넣는다.
(3) 부피 플라스크에 증류수를 넣고, 시약을 녹여 1L의 SnCl2용액을 만든다.

3) 0.5M 농도의 AgNO3 용액 만들기
(1) 전자저울의 눈금을 0점으로 설정한다.
(2) AgNO3 시약 25g을 저울로 재서, 부피 플라스크에 넣는다.
(3) 부피 플라스크에 증류수를 넣고, 시약을 녹여 223.42mL의
AgNO3용액을 만든다. 1. 실험과정1- 용액준비 1
1) 컴퓨터를 켠 후 MBL의 전류계를 작동시킨다.
2) 반응조에 25mL의 AgNO3 용액을 담고 금전극에 MBL의 (+)극과 연결하고 MBL의 (-)극에 Cu를 연결하고 전극 간격은 5.0cm로 한다.
3) 30초 간격으로 300초 동안 전류의 변화를 측정한다.
4) 전류를 측정한 후 구리와 금전극에 붙어 있는 은을 거름종이에 모은다.
5) 동일한 방법으로 1)~4)를 반복해서 전압의 변화를 측정한다. 1-1. 0.5M-AgNO3용액과 Cu의 반응에 따른 전류와 전압 측정
1) 컴퓨터를 켠 후 MBL의 전류계를 작동시킨다.
2) 반응조에 25mL의 AgNO3 용액을 담고 금전극에 MBL의 (+)극과 연결하고 MBL의 (-)극에 아연를 연결하고 전극 간격은 5.0cm로 한다.
3) 30초 간격으로 300초 동안 전류의 변화를 측정한다.
4) 전류를 측정한 후 아연전극 금전극에 붙어 있는 은을 거름종이에
모은다.
5) 동일한 방법으로 1)~4)를 반복해서 전압의 변화를 측정한다. 1-2. 0.5M-AgNO3용액과 Zn의 반응에 따른 전류와 전압 측정 1) 컴퓨터를 켠 후 MBL의 전류계를 작동시킨다.
2) 반응조에 25mL의 AgNO3 용액을 담고 금전극에 MBL의 (+)극과 연결하고 MBL의 (-)극에 Mg를 연결하고 전극 간격은 5.0cm로 한다.
3) 30초 간격으로 300초 동안 전류의 변화를 측정한다.
4) 전류를 측정한 후 Mg와 금전극에 붙어 있는 은을 거름종이에 모은다.
5) 동일한 방법으로 1)~4)를 반복해서 전압의 변화를 측정한다.. 1-3. 0.5M-AgNO3용액과 Mg의 반응에 따른 전류와 전압 측정 2-1. 자기장 속의 0.5M-AgNO3용액과 Cu의 반응에 따른 전류와 전압 측정 1) 컴퓨터를 켠 후 MBL의 전류계를 작동시킨다.
2) 반응조에 25mL의 AgNO3 용액을 담고 금전극에 MBL의 (+)극과 연결하고 MBL의 (-)극에 Cu를 연결하고 전극 간격은 5.0cm로 한다. 그리고 네오디움 자석을 전극의 양쪽에 부착하여 자기장의 영향을 받게 한다.
3) 30초 간격으로 300초 동안 전류의 변화를 측정한다.
4) 전류를 측정한 후 구리와 금전극에 붙어 있는 은을 거름종이에 모은다.
5) 동일한 방법으로 1)~4)를 반복해서 전압의 변화를 측정한다. 2-2. 자기장 속의 0.5M-AgNO3용액과 Zn의 반응에 따른 전류와 전압 측정 1) 컴퓨터를 켠 후 MBL의 전류계를 작동시킨다.
2) 반응조에 25mL의 AgNO3 용액을 담고 금전극에 MBL의 (+)극과 연결하고 MBL의 (-)극에 Zn을 연결하고 전극 간격은 5.0cm로 한다. 그리고 네오디움 자석을 전극의 양쪽에 부착하여 자기장의 영향을 받게 한다.
3) 30초 간격으로 300초 동안 전류의 변화를 측정한다.
4) 전류를 측정한 후 아연전극 금전극에 붙어 있는 은을 거름종이에 모은다.
5) 동일한 방법으로 1)~4)를 반복해서 전압의 변화를 측정한다. 2-3. 자기장 속의 0.5M-
AgNO3용액과 Mg의 반응에 따른
전류와 전압 측정 1) 컴퓨터를 켠 후 MBL의 전류계를 작동시킨다.
2) 반응조에 25mL의 AgNO3 용액을 담고 금전극에 MBL의 (+)극과 연결하고 MBL의 (-)극에 Mg를 연결하고 전극 간격은 5.0cm로 한다. 그리고 네오디움 자석을 전극의 양쪽에 부착하여 자기장의 영향을 받게 한다.
3) 30초 간격으로 300초 동안 전류의 변화를 측정한다.
4) 전류를 측정한 후 Mg와 금전극에 붙어 있는 은을 거름종이에 모은다.
5) 동일한 방법으로 1)~4)를 반복해서 전압의 변화를 측정한다. 실험과정 2 실험과정 1 2. 실험과정 2 3. 실험과정 3 시약은 CuSO4로 바꾸고 금속은 Mg. Zn, Fe로 바꾸어 실험과정2의 1-1 ~ 2-3까지의 과정을 실시한다. 4. 실험과정 4 시약은 SnCl2로 바꾸고 금속은 Mg. Zn, Fe로 바꾸어 실험과정2의 1-1 ~ 2-3까지의 과정을 실시한다. 결론 금속의 이온화 경향 <금속의 이온화 경향 순서>
K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au 화학 전지 화학 반응이 일어날 때 발생되는 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 장치로, 화학 전지에 이용되는 반응은 발열 반응이며, 산화 · 환원 반응이다. 화학 전지에는 충전할 수 없는 1차 전지와 충전하여 다시 사용할 수 있는 2차 전지가 있다. 1차 전지에는 볼타 전지, 다니엘 전지, 건전지 등이 있으며, 2차 전지에는 니켈-카드뮴 전지, 납축전지 등이 있다. 화학 전지의 (-)극에서는 산화 반응이 일어나며 (+)극에서는 환원 반응이 일어난다. 전지를 구성하기 위해서는 (-) 전극과 (+) 전극 및 전해질이 필요하다. 산환 환원 반응
ⅰ) 산화 환원 반응은 항상 동시에 일어난다.
ⅱ) 전자를 내기 쉬운(이온화에너지가 작은, 이온화경향이 큰, 금속성이 큰) 물질은 산화되기 쉽다. 전자를 받기 쉬운(전자친화도가 큰, 비금속성이 큰, +원자가가 큰) 물질은 환원되기 쉽다.
ⅲ) 연소, 부식, 표백, 제련, 전기분해, 도금, 화학전지 및 원소와 화합물 사이의 반응은 모두 산화 환원 반응이다. 수업시간에 금속의 산화 환원 반응에 대해 배우면서 이것이 전자의 이동이기 때문에 어떻게 전류와 전압으로 나타나는지에 대해 알고 싶었고, 그 결과 석출되는 금속염을 직접 눈으로 관찰하고 탐구 하고자 함 연구결과 1) 전압의 변화
① 전극의 종류 : 사용되는 전극 금속의 이온화서열이 높을수록 전압이 높았다. 또한 0.5M에서는 역자기장의 영향을 받아 전압이 높아졌으나 그 외에는 영향을 받지 않았다.
② 농도의 차이 : 0.5M에서 0.25M이 될 때에는 전압이 높아졌으나
0.125M에서는 낮아졌다.
2) 전류의 변화
① 전극의 종류 : 사용되는 전극 금속의 이온화서열이 높을수록 전류의 세기는 크다. 그러나 자기장의 존재 하에서는 별 영향을 받지 않았다.
② 농도의 차이 : 농도가 낮을수록 전류의 세기는 낮아진다.
③ 철의 경우는 전류의 세기가 너무 낮아 측정되지 않았다. <결과> 3-3. 0.125M-SnCl2와 Mg, Zn, Fe와의 반응 전압, 전류 1. 금속염의 수용액과 반응하는 금속은 이온화 경향의 순서에 의해서 결정된다. 이온화 경향이 큰 금속은 산화되고 작은 금속이온은 환원되어 금속으로 석출된다.
2. 질산은, 황산구리,염화주석에서 0.25M 이상의 농도에서는 자기장의 영향을 받아 전압이 높아졌다. 그러나 농도가 0.125M이하일때는 효과가 측정되지 않았다.
3. 농도가 낮을수록 전류의 세기는 낮아지나, 전압은 변화가 없다.
4. 질산은과 황산구리에서의 전류의 세기는 자기장의 영향을 받아 전류의 세기가 강해졌다. 그러나 염화주석에서는 별 영향이 없다.
5. 전자의 이동에 의해 산화 환원 반응이 일어나는 것을 전압과 전류를 통해 확인할 수 있다.
6. 석출되는 구리와 은의 결정의 모습이 비슷한 것은 두 금속염이 면심입방격자로 동일한 결정격자를 갖기 때문일 것으로 예측된다. 준비물 금속 용액 거름종이 사포 네오디움 자석




전류,전압 측정기 비커 전자저울 바구니




스포이트 카메라 전자현미경 눈금실린더




MBL전압전류계 컴퓨터 전자현미경 등 석출된 금속을 실체현미경과 전자현미경으로 촬영하여 금속결정 모양을 비교한다. sms와 함께하는 석출된 금속의 실체현미경 사진 황산구리 수용액과 Mg, Fe와의 반응으로 석출된 구리 질산은 수용액과 Mg, Fe, Cu와의 반응으로 석출된 은 염화주석 수용액과 Mg,Fe와의 석축된 주석 구리 은 주석 2000배 4000배 8000배 4000배 8000배 12000배 2000배 4000배 8000배 4000배 8000배 12000배 8000배 12000배 27000배
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