몰질량의 측정[예비보고서]

 

제목

몰질량의 측정

 

 

실험 날짜

2016년 1월 6일 수요일 9시 30분

 

 

실험 목적

몰질량을 측정하고 이상기체 방정식을 통해 계산해본다.

 

 

실험 도구 및 시약

시약 명	화학식	몰 질량(g/mol)	녹는점(℃)	끓는 점(℃)	밀도(g/ml)
에탄올(Ethanol)	C2H5OH	46.07	-114.1	78.32	0.789

기구: 100ml 둥근 플라스크, 1L 비커, 바늘, 온도계, 가열기, 스탠드, 클램프, 저울, 알루미늄 박, 코르크 받침대, 100ml 눈금실린더, 마그네틱 바

 

 

실험 이론

- 아보가드로수: 1mol의 기초 단위체 속에 들어있는 입자 수이며, 아보가드로 수는 NA로 표시하며 값은 6.02 x 1023 이다.

 

- 몰(mole): 원자와 분자의 수량, 즉 물질의 양을 나타내는 단위. 1몰은 원자량의 기준에 따라 탄소 질량수 12인 동위원소 12C의 12g 중에 포함되는 원자의 수를 1mol이라고 한다.

 

- 이상기체: 이상기체 법칙을 따르는 기체로 구성 분자들이 모두 동일하며 분자의 부피가 0이고 상호작용이 없는 가상적인 기체이다. 실제 기체들은 충분히 낮은 압력과 높은 온도에서 이상기체와 거의 유사한 성질을 나타낸다. 이상기체 법칙은 PV=nRT를 따른다.(P: 압력, V: 부피, n: 몰수, R=8.314J/mol · K(기체상수), T: 절대온도)

 

- 이상기체 상태 방정식을 통한 몰질량(M)의 유도

$PV=nRT에서\ M=\frac{w}{n},\ n=\frac{w}{M}를대입하면$PV=nRT에서 M=wn​, n=wM​를대입하면​

$PV=\frac{w}{M}RT\ \ \Rightarrow \ M=\frac{wRT}{PV}가\ 나온다.$PV=wM​RT  ⇒ M=wRTPV​가 나온다.​

(M: 몰질량(kg/mol), w: 기체의 질량(kg), R=0.082atm · L/moL · K(기체상수), T:절대온도)

 

- 아보가드로 법칙: 같은 온도와 압력에서 기체들은 그 종류에 상관없이 일정한 부피 속에 같은 개수의 분자가 존재한다.

 

- 기화: 액체가 열에너지를 흡수하여 기체로 변하는 현상으로 상태변화는 고체, 액체, 기체로 진행됨에 따라 분자의 운동은 더욱 활발해진다. 이러한 활발한 운동은 보통 열에너지 흡수 때문이다.

 

- 보일-샤를의 법칙: 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례한다는 보일의 법칙과 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례한다는 샤를의 법칙을 조합하여 만든 법칙으로 온도, 압력, 부피가 동시에 변화할 경우 이들 사이의 관계를 나타낸다.

 

 

실험 순서

1. 깨끗하게 씻어 말린 100ml 둥근 플라스크에 알루미늄 박으로 뚜껑을 만들어 씌우고, 핀으로 작은 구멍을 3개 정도 뚫는다. 구멍의 크기는 작을수록 좋다.

2. 뚜껑을 덮은 둥근 플라스크의 무게를 저울을 사용하여 정확하게 측정한다.

3. 둥근 플라스크에 약 3ml 정도의 에탄올을 넣고 알루미늄 박으로 뚜껑을 다시 막고 스탠드에 고정시킨다.

4. 미리 준비한 항온조(70℃)의 물을 1L 비커에 절반 정도 채우고, 둥근 플라스크를 비커의 바닥에 닿지 않을 정도로 깊이 넣는다. 이후 물이 목 부분까지 최대한 잠기도록 항온조 물을 추가한다.

5. 가열 교반기를 이용하여 에탄올이 모두 기화할 때까지 가열해준다.

6. 둥근 플라스크의 액체가 모두 기화하면 그때의 온도를 측정하고 플라스크를 꺼내어 식힌다.

7. 꺼낸 플라스크의 겉에 묻은 물은 휴지로 완전히 닦아내고, 알루미늄 박 뚜껑과 함께 다시 한번 무게를 측정한다.

8. 플라스크를 깨끗하게 씻은 후에 물을 플라스크의 목까지 가득 채운 후 메스실린더를 이용하여 부피를 측정한다.

9. 아세톤으로 세척하고 정리한다.

 

 

참고문헌

<표준 일반화학실험 7판>, 대한화학회 저

위키피디아

네이버 지식백과

 

보고서 점수: A

 

일반화학 1 및 실험 과목을 수강하며 직접 작성한 실험 보고서