소개글
"아주대 몰질량"에 대한 내용입니다.
목차
1. 아보가드로 수의 결정
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 원리
1.2.1. 이상기체 개념
1.2.2. 보일의 법칙 및 샤를의 법칙
1.2.3. 아보가드로 법칙
1.2.4. 반데르발스 식
1.3. 실험 절차
1.4. 관찰 및 고찰
1.4.1. 실험 중 주의사항
1.4.2. 이상기체와 실제기체의 거동 비교
1.5. 참고문헌
2. 용존산소량 측정
2.1. 실험 결과
2.1.1. 적정 결과
2.1.2. 용존산소량 계산
2.2. 실험 고찰
2.2.1. 용존산소 측정의 중요성
2.2.2. 윙클러-아지드화나트륨 변법 원리
2.3. 참고문헌
3. 화합물 분석
3.1. EA 원소분석
3.1.1. Sample 1 및 Sample 2의 실험식 도출
3.2. 어는점 내림 실험
3.2.1. Sample 1 및 Sample 2의 분자량 및 몰랄농도 측정
3.2.2. 어는점 내림의 오차 분석
3.3. 총괄성 개념 고찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 아보가드로 수의 결정
1.1. 실험 목적
일정한 온도와 압력에서 보정된 기체 주사기 속에 액체를 넣은 뒤, 기화시켜 생성된 증기의 부피를 측정하여 액체의 몰질량을 결정하는 것이 이번 실험의 목적이다. 이상기체 상태방적식과 반데르발스 식을 이용해 액체의 몰질량을 측정하고, 이상기체와 실제기체의 거동을 이해하는 것이 이 실험의 목적이다.""
1.2. 실험 원리
1.2.1. 이상기체 개념
이상기체는 구성 분자들이 모두 동일하며 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙에서 도출된 기체 방정식을 완전히 만족하는 가상적인 기체이다. 완전한 이상 기체는 실존하지 않으며 이상기체와 유사한 거동을 보이는 온도와 압력 조건이 있을 뿐이다.
이상기체 개념은 기체의 성질을 설명하기 위한 수학적 모델이다. 이상기체는 다음과 같은 가정을 전제로 한다. 첫째, 기체 분자들 사이에 상호작용이 없다. 둘째, 기체 분자의 부피는 무시할 수 있을 정도로 작다. 셋째, 기체 분자들의 운동은 뉴턴의 운동법칙을 따른다. 이러한 가정에 기반하여 이상기체 방정식이 도출되며, 이를 통해 기체의 압력, 부피, 온도 사이의 관계를 설명할 수 있다.
하지만 실제 기체는 이상기체의 가정과 다르게 분자 간 상호작용이 존재하고 분자의 부피도 무시할 수 없다. 따라서 실제 기체는 이상기체와 다른 거동을 보인다. 이를 설명하기 위해 반데르발스 방정식과 같은 수정된 형태의 기체 방정식이 제안되었다. 반데르발스 방정식은 분자 간 인력과 분자 자체의 부피를 고려하여 실제 기체의 상태를 더 정확히 모사할 수 있다.
이처럼 이상기체 개념은 기체의 성질을 이해하는 데 있어 기초가 되지만, 실제 기체의 거동을 완전히 설명하지는 못한다. 이상기체와 실제 기체의 차이를 인식하고 이를 보정할 수 있는 방법을 모색하는 것이 중요하다.
1.2.2. 보일의 법칙 및 샤를의 법칙
보일의 법칙은 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피 간의 관계를 설명한다. 구체적으로 "일정한 온도와 기체량이 유지되는 한, 기체의 압력과 부피는 서로 반비례한다"는 내용이다. 이는 다음과 같은 수학적 식으로 표현할 수 있다.
P1 × V1 = P2 × V2
여기서 P1, V1은 초기 압력과 부피이고, P2, V2는 변화한 압력과 부피이다. 이 관계식을 통해 기체의 압력이 증가하면 부피가 감소하고, 반대로 압력이 감소하면 부피가 증가한다는 것을 알 수 있다.
한편, 샤를의 법칙은 일정한 압력에서 기체의 부피와 절대온도 간의 관계를 설명한다. 구체적으로 "기체의 온도가 높아지면 부피가 늘어나고, 온도가 낮아지면 부피가 줄어든다"는 내용이다. 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
V1/T1 = V2/T2
여기서 V1, T1은 초기 부피와 절대온도이고, V2, T2는 변화한 부피와 절대온도이다. 이 비례관계를 통해 온도가 높아지면 부피가 늘어나고, 온도가 낮아지면 부피가 줄어든다는 것을 알 수 있다.
따라서 보일의 법칙과 샤를의 법칙은 각각 일정한 온도와 압력에서 기체의 압력-부피, 부피-온도 관계를 설명하는 핵심 원리라고 할 수 있다.
1.2.3. 아보가드로 법칙
아보가드로 법칙은 모든 기체는 같은 온도와 압력 조건에서 같은 부피 속에 같은 수의 입자(분자)를 포함한다는 법칙이다. 다시 말해, 온도와 압력이 같다면 기체의 부피는 기체의 몰수에 비례한다는 것이다.
아보가드로 법칙에 따르면 기체의 부피는 기체 속 입자의 수에 비례한다. 이는 "1몰의 기체는 같은 온도와 압력에서 22.4L의 부피를 차지한다"는 말과 같다. 즉, 온도와 압력이 같다면 기체의 부피는 기체의 몰수에 비례하게 된다.
따라서 아보가드로 법칙을 통해 기체의 부피와 몰수 사이의 관계를 알 수 있으며, 이는 기체의 성질을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 특히 기체 반응에서 반응물과 생성물의 부피비를 예측할 수 있게 해주어 화학 반응에 대한 이해를 높일 수 있다.
아보가드로 법칙은 기체의 거동을 설명하는 대표적인 법칙으로, 기체 분자의 운동과 관련된 여러 현상을 설명하는 데 활용된다. 이를 통해 기체의 성질과 반응을 보다 깊이 있게 이해할 수 있다.
1.2.4. 반데르발스 식
반데르발스 식은 실제 기체의 상태방정식을 이상기체 상태방정식에 대한 보정식으로 나타낸 것이다. 이상기체에서는 기체 분자 간 상호작용이 없다고 가정하지만, 실제 기체에서는 기체 분자 간 인력과 부피를 무시할 수 없다. 따라서 반데르발스 식은 이러한 실제 기체의 특성을 고려하여 기존 이상기체 상태방정식에 추가적인 보정항을 도입한 식이다.
반데르발스 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(P + a/V^2)(V - b) = RT
여기서 P는 압력, V는 부피, T는 절대온도이며, R은 기체상수이다. a와 b는 실제 기체의 특성을 나타내는 상수로, a는 기체 분자 간 인력 보정항이고 b는 기체 분자 부피 보정항이다.
a 인자는 실제 기...
참고 자료
Haxane, Wikipedia, https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%97%A5%EC%84%B8%EC%9D%B8, (2022.03.26)
What is Boyle’s Law, BYJU’s, https://byjus.com/chemistry/boyles-law/, (2019.09.03)
Charle’s Law, byju’s, https://byjus.com/jee/charles-law/,
아보가드로 법칙, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%84%EB%B3%B4%EA%B0%80%EB%93%9C%EB%A1%9C_%EB%B2%95%EC%B9%99, (2022.03.27)
판데르발스 상태 방정식, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%90%EB%8D%B0%EB%A5%B4%EB%B0%9C%EC%8A%A4_%EC%83%81%ED%83%9C_%EB%B0%A9%EC%A0%95%EC%8B%9D, (2022.03.07)
Daniel C.Harris, , W.H.Freeman, 2008
용존 산소(dissolved oxygen) | 과학문화포털 사이언스올 (scienceall.com)
용존산소량(DO), 환경운동연합, http://naver.me/535SNL6P
Peter Atkins, P., & De Paula, J. (2014). Atkins’ Physical Chemistry. OUP Oxford. (international edition_Topic 11B. Properties of Solutions)
Oxtoby, D. W., Gillis, H. P., & Butler, L. J. (2015). Principles of modern chemistry. Cengage learning.
아주대학교 공공기기센터 분석실 안내 _ 원소 분석기(EA) (TRSMCHNSC - 6280TRSM) 관련 설명 페이지
http://cmcm.ajou.ac.kr/equipment/view.php?equipment_no=24&rURL=%2Fequipment%2Flist_all.php
한국화학연구원 화학분석센터 보유장비 목록 페이지 _ 원소분석기(EA), Thermo Scientific Flash 2000, 담당자 박찬조
https://cca.krict.re.kr/bbs/board.php?bo_table=equipment_all&wr_id=33
