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몰질량의 측정 (첨부#1)

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몰질량의 측정

◎ 몰질량의 측정 ◎

1. 실험제목 : 몰질량의 측정

2. 실험날짜 :

3. 실험 조 및 공동 실험자 :

4. 실험목적

이상기체 상태방정식을 이용해서 쉽게 증발하는 기체의 몰질량을 결정한다.

5. 서론과 원리

1) 서 론

원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다.
그래서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 상대적인 방법을 사용한다.
즉, 질량수 12인 탄소의 원자 몰질량을 12라고 정의하고, 이 동위원소 12g에 들어있는 탄소 원자의 수를 아보가드로 수(6.022×1023)라고 하며, 아보가드로 수만큼의 원자 또는 분자를 1몰이라고 정의한다.
따라서 분자의 몰질량도 1몰에 해당하는 분자의 질량을 탄소 원자 1몰의 질량과 비교하여 결정한다.

분자의 몰질량을 측정하는 방법은 여러 가지가 있다.
그 중에서도 가장 간단하게 몰질량을 측정하는 방법은 기체의 상태방정식을 이용하는 것이다.
대부분의 기체는 상온, 상압에서 이상기체 상태방정식을 만족하기 때문에 기체의 부피, 온도, 압력과 함께 용기를 가득 채우는 데에 필요한 물질의 질량 W를 측정하면 이상기체 상태방정식으로부터 몰질량 M을 계산할 수 있다.

2) 원 리

(1) 몰질량(Mw, g/mol)

1mol의 질량. 원자 6.022*1023개의 질량을 말한다.

(2) 이상기체[理想氣體, ideal gas]

완전기체라고도 하는 이상기체는 분자간의 상호작용이 전혀 없고, 그 상태를 나타내는 양인 온도 압력 부피 사이에 보일-샤를의 법칙이 완전하게 적용될 수 있다고 가정된 기체를 말한다.
그 기본적인 가정은 다음과 같다.
① 기체는 분자라는 입자들로 구성되어 있다.
② 분자는 무작위적인 운동을 하며, 뉴턴의 운동법칙을 따른다.
③ 분자의 총수는 크다.
④ 분자 자체만의 총부피는 기체 전체가 차지하는 부피 중에서 무시할 수 있을 만큼 작은 부분이다.
⑤ 충돌하는 시간을 제외하면, 분자에 작용하는 힘은 무시해도 좋다.⑥ 충돌은 탄성충돌이며, 충돌중 시간은 무시할 수 있다.
이런 가정을 설정하면 상태의 변화를 기술하는 것이 간단하게 되므로 열역학에서는 이러한 가상기체를 대상으로 이상적인 고찰을 하는 경우가 많다.
현실적으로 존재하는 기체는 다소나마 분자 사이에서 상호작용을 하므로 이 조건에 해당하지 않지만 고온 저압 상태에서는 이상기체에 가깝다고 간주할 수 있다.

(3) 이상기체 상태 방정식

이상기체의 상태방정식은 간단하게 PV=nRT로 말할 수 있다.
이 식은 보일의 법칙과 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙을 종합해서 나온 것이다.
보일의 법칙은 일정한 온도에서 기체의 압력(P)과 부피(V)는 반비례한다 는 것이고, 이는 PV=일정 으로 요약할 수 있다 또한 샤를의 법칙은 압력이 일정할 때 기체가 차지하는 부피는 절대온도에 비례한다 는 법칙으로 V/T = 일정 으로 말할 수 있다.
보일의 법칙과 샤를의 법칙을 종합하면 온도, 압력, 부피의 상관관계( 보일-샤를의 법칙 PV/T = P1V1/T1=R)를 얻을 수 있다.
아보가드로의 법칙에 의하면 0℃ (절대온도 273K), 1기압 표준상태에서 기체 1몰의 부피는 그 종류에 관계없이 22.4L이므로 이를 대입하면 기체상수 R은 0.082가 된(R=1기압 ×22.4L /273K=0.082). 또한 기체의 부피는 몰수에 비례하므로 결국 식은 PV/T = nR이 되고, 이처럼 이상기체의 상태방정식은 세가지 법칙을 종합해서 유도해낸 것이다.

대부분의 기체는 온도가 충분히 높고, 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태 방정식을 잘 만족한다.

PV = nRT

P : 압력(atm) V : 부피(L) n : 몰수(mol)

R : 기체상수 T : 절대온도(K)

6. 기구 및 시약

1) 기 구

둥근 플라스크[100mL](florence flask), 비커[500mL](beaker), 눈금 피펫 [10mL](mohr measuring pipette), 바늘(needle), 온도계(thermometer), 가열기 (hot plate), 스탠드(stand)과 클램프(clamp), 링(ring), 석면판(asbestos board), 화학저울(chemistry weighing machine), 알루미늄박(aluminium foil), 거름종이 (filter paper), 눈금실린더[50mL](graduated cylinder)

2) 시 약

액체 시료(끓는점이 너무 높지 않고, 냄새와 독성이 강하지 않은 것이 좋다.)

7. 실험 방법

1) 깨끗하게 씻어서 말린 100mL 둥근 플라스크에 알루미늄박으로 뚜껑을 만들어 씌우고, 바늘로 작은 구멍을 뚫는다.
구멍의 크기는 작을수록 좋다.

2) 뚜껑을 덮은 플라스크의 무게를 화학저울을 사용해서 정확하게 측정한다.

3) 플라스크에 약 3mL의 액체 시료를 넣고 뚜껑을 다시 막고 스탠드에 고정시킨
다.
4) 500mL 비커에 물을 절반 정도 채우고 끓을 때까지 가열한다.

5) 플라스크를 비커의 바닥에 닿지 않을 정도로 물 속에 깊이 넣는다.

6) 끓는 물의 온도와 대기압을 측정하고, 플라스크 속의 액체가 모두 기화할 땎K 지 기다린다.
플라스크를 비커에서 꺼내면 안 된다.
뚜껑에 뚫린 구멍을 옆에서 자세히 관찰하면 빛의 산란 때문에 기체가 새어 나오는 것을 관찰할 수 있다.
(휴대용 전지를 사용하면 좋다.)

7) 플라스크의 액체가 모두 기화하면 잠시 기다린 후에 플라스크를 끓는 물에서 꺼내 식힌다.
플라스크는 매우 뜨거우므로 손으로 만지지 않는다.

8) 플라스크 바깥에 묻은 물을 거름종이를 사용해서 완전히 닦아 낸다.

9) 완전히 말린 플라스크와 뚜껑의 무게를 다시 측정한다.

10) 플라스크를 깨끗하게 씻은 후에 증류수를 가득 채우고, 눈금실린더를 사용해 서 증류수의 부피를 측정하고 이 값을 이용해서 플라스크의 부피를 계산한다.

11) 시간이 허용되면 위의 실험을 한 번 더 반복한다.

8. 실험시 주의 및 참고사항

1) 증발한 기체를 직접 흡입하지 않도록 조심하고, 실험실의 환기가 잘 되도록 유 의한다.

2) 가열된 플라스크 등에 화상을 입지 않도록 주의한다.

9. 관찰 및 측정결과 예측치

1) 측정한 값을 식에 넣어서 몰질량을 계산한다.

2) 이 실험에 사용하는 액체 시료는 어떠한 성질을 가지고 있어야 실험 목적에 가 장 적합하겠는지 생각해보자.

3) 액체 시료의 양이 충분하지 않아서 기화한 시료가 플라스크를 완전히 채우지 못했다면 어떤 결과가 얻어지겠는가 분자량이 100이라면 최소한 몇 g의 시료 가 필요한가

4) 액체 시료에 기화하지 않는 불순물이 녹아있다면 실험 결과가 어떻게 되겠는 가

5) 이 실험에서 플라스크를 물 속에 깊이 잠기도록 해야하는 이유를 설명하여라.

◎ 몰질량의 측정 실험 후 ◎

10. 서론과 원리

1) 몰질량(Mw, g/mol)

1mol의 질량. 원자 6.022*1023개의 질… (첨부#1)



..... (중략)






제목 : 몰질량의 측정 (첨부#1)
출처 : 레포트사이트 자료실



[문서정보]

문서분량 : 7 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 몰질량의 측정
파일이름 : 몰질량의 측정.hwp
키워드 : 몰질량,측정,몰질량



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