[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 26. 아스피린의 합성 실험 결과보고서

소개글

[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 26. 아스피린의 합성 실험 결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 데이터 및 처리
실험 결과에 대한 고찰
다음의 질문에 답하시오.
참고문헌

본문내용

에서 가한다. 만약 옷 혹은 몸에 묻었을 경우에는 바로 다량 양의 물로 씻어낸다.
실험이 끝난 후, 쓰다 남은 살리실산, 거른 용액, 합성한 아스피린은 모두 폐기물 통에 모은다. 본 실험 과정에서 합성한 아스피린은 불순물이 많으므로 그대로 의약품으로 사용 할 수 없다. 따라서 섭취하면 안 된다.
이번 실험에서는 아스피린, 에스테르화 반응, 촉매, 특성검사, 녹는점, 수득률 등의 이론이 주로 활용되었다. 아스피린은 살리실산염 의약품으로 복용 시에 열을 내려주는 효과가 있기 때문에 해열제로 주로 사용된다. 진통제와 치통, 두통, 근육통 완화제로 사용되며 혈중 농도를 낮춰 주는 효능이 있기 때문에 항암효과나 심혈관질환, 심장마비, 뇌졸중, 심근경색 예방약으로 사용한다. 에스테르화 반응은 산과 알코올 혹은 페놀에서 에스테르를 생성하는 반응이다. 에스테르화 반응은 가역반응이다. 촉매는 반응과정에서 소모되지 않으며 반응속도를 변화시킨다. 소량의 촉매로 반응 속도에 영향을 줄 수 있으며 균일계 촉매와 불균일계 촉매로 분류할 수 있다.
새롭게 합성한 물질을 의도하였던 물질이 제대로 합성되었는지 확인하기 위해 진행하는 검사이다. 대표적으로 녹는점을 측정하는 검사가 있다. 고체 물질이 액체가 되는 현상인 융해 현상이 발생하는 온도를 녹는점이라고 한다. 수득률은 원료 물질로부터 화학적 과정을 통해 목적 물질을 얻을 때, 실제로 얻은 양의 이론적인 양에 대한 비율이다.
실험에 주로 사용된 기구는 녹는점 측정 장치, 진공 거르기 장치, 거름종이, 가열판 등이 있으며, 주로 사용된 시약은 살리실산, 초산무수물, 인산 용액, 얼음이 있다. 주요 실험 기구의 사용법과 사용 시 유의사항 그리고 용액의 물리/화학적 특성과 사용 시 주의해야하는 사항에 대해 사전에 조사하고 익혀두어야 한다.
본 실험자는 이번 실험을 통해 우리가 생활에서 자주 접하는 아스피린을 합성하는 과정에 대해 알아 볼 수 있었다. 본 과정을 통해 물질의 순도가 높을수록 녹는점이 비교적 높게 측정되며 이러한 성질을 활용하여 용액의 순도 혹은 특성 검사를 진행할 수 있음을 학습할 수 있었다. 또한, 재결정 과정에 대해 명확하게 익힐 수 있었다.
본 실험에서는 녹는점 측정 기구를 활용하여 정확한 측정값을 확인할 수 있었기 때문에 측정 과정에서 어려움은 없었다. 따라서 오차가 발생하지 않았다. 소량의 오차는 100%에 가까운 수득률이 나오지 않은 점과 재결정 과정에서 불순물이 첨가되어 순도 높은 결정이 형성되지 않았기 때문이다. 녹는점에 대하여 이론값과 유사한 결론이 도출되었으며 오차가 낮게 발생하였다. 다음 실험 과정에서도 본 실험과 같이 수칙과 주의사항에 근거하여 정밀한 실험기구를 통해 실험을 진행하고 반복 실험을 진행하여 평균값을 활용하면 오차가 적을 것으로 사료된다.
다음의 질문에 답하시오.
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1. Part I의 절차 5에서 증류수를 가할 때 발생하는 증기는 무엇인가?
무수 아세트산(초산 무수물)과 살리실산이 결합하여 아스피린과 아세트산을 생성한다.
아세트산의 끓는점은 118℃이며 무수 아세트산의 끓는점은 139.8℃이다. 아세트산의 끓는점이 무수 아세트산의 끓는점보다 낮아서 증기가 된다. 이에 따라, Part I의 절차 5에서 증류수를 가할 때 발생하는 증기는 무수 아세트산의 증기이다.
2. 합성한 아스피린의 수득률이 100%가 되지 않는 이유는 무엇인가?
수득률이 100%가 되지 않는 이유에는 다양한 원인이 있다. 일반적으로 반응이 도중에서 평형상태에 이른 경우. 반응 시간이 부족한 경우, 부반응이 일어나 목적 물질 이외의 물질을 생성한 경우, 기술적으로 취득하기 곤란한 경우 등이 원인이다. 그러나 이번 실험에서 수득률이 100%가 아닌 대표적인 이유는 5개가 있다.
첫째로, 모두 결정화 되어 석출되지 않고 모액에 용해된 상태로 있는 경우가 존재하기 때문이다. 실험 후에 비커에서 결정 위에 용액이 남아 있는 점을 통해 이를 확인할 수 있다.
둘째로, 여과 후 결정을 증류수로 세척할 때 세척 용액에 용해되어 손실되는 양이 존재하기 때문이다.
셋째로, 실험 기구나 장치 등에 묻어 손실되는 양이 존재하기 때문이다.
넷째로, 실험 과정에서는 언제나 불확정성이 존재하기 때문이다.
마지막으로, 정해진 실험시간으로 인해 반응 시간이 부족했기 때문이다.
3. 재결정 전과 재결정 후의 아스피린의 녹는점은 차이가 있는가? 차이가 있다면 그 이유는 무엇인가?
재결정 전의 녹는점은 138 ℃이며 재결정 후의 녹는점은 133 ℃이다. 재결정 전과 재결정 후의 아스피린의 녹는점은 차이가 있다. 재결정 전보다 후에 녹는점이 더 낮아진 점을 확인할 수 있다. 순도가 높을수록 녹는점이 비교적 높고 순도가 낮을수록 녹는점이 비교적 낮다. 일반적으로 재결정 전보다 후에 순도가 높기 때문에 녹는점이 비교적 높다. 그러나 본 실험에서는 재결정 전이 후보다 녹는점이 높다. 이는 재결정 과정에서 외부로부터 불순물이 첨가되었기 때문이다.
4. 합성한 아스피린의 녹는점은 문헌값과 일치하는가? 아니라면 그 이유는 무엇인가?
재결정 전의 녹는점은 138 ℃이며 재결정 후의 녹는점은 133 ℃이다. 아스피린 녹는점의 문헌값은 135 ℃이다. 아스피린 녹는점의 문헌값은 135 ℃이다. 합성한 아스피린의 녹는점은 문헌값과 일치하지 않는다. 이는 합성한 아스피린의 순도와 수득률이 문헌값과 일치하지 않기 때문이다. 또한, 무수 아세트산을 활용하였으나 아스피린의 가수분해 반응이 진행되었기 때문이다. 녹는점 측정기의 기기오차로 인해 녹는점 측정에 오차가 발생하는 경우도 존재한다.
5. 아스피린을 가수분해(hydrolysis)하면 살리실산과 아세트산이 된다. 이를 화학반응식으로 적어라.
아스피린을 가수분해하여 살리실산과 아세트산이 생성되는 반응은 다음과 같다.
에스터화 반응의 역반응임을 고려하여 상태를 나타낸 화학 반응식을 작성하면 다음과 같다.
참고문헌
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일반화학, Steven S. Zumdahl, Cengage, 2018, 555쪽

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