소개글
"아주대 몰질량"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적 및 원리
1.1. 아보가드로 수의 결정
1.2. 이상기체와 실제기체의 거동
2. 실험 과정
2.1. 분자량 측정 장치 구성
2.2. 실험 용액 준비 및 주입
2.3. 기화된 증기의 부피 측정
2.4. 실험 데이터 수집 및 계산
3. 실험 결과 및 분석
3.1. 헥세인 몰질량 측정
3.2. 아세톤 몰질량 측정
3.3. 실험 데이터와 문헌값 비교
4. 고찰
4.1. 헥세인 몰질량 실험 고찰
4.2. 아세톤 몰질량 실험 고찰
4.3. 이상기체와 실제기체 거동 고찰
5. 결론
5.1. 실험 결과 요약
5.2. 이상기체와 실제기체 차이 이해
5.3. 향후 실험 개선 방향
6. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적 및 원리
1.1. 아보가드로 수의 결정
이상기체는 구성 분자들이 모두 동일하며 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙에서 도출된 기체 방정식을 완전히 만족하는 가상적인 기체이다. 실제 기체는 기체 분자 간 상호작용(인력, 반발력)이 존재하기 때문에 이상기체와 거동이 다르다. 실제 기체는 기체 자체의 부피를 갖고 있으며, 완전탄성충돌이 아닐 경우 에너지 손실이 발생할 수 있다. 그러나 실제 기체를 충분히 높은 온도와 낮은 압력으로 설정하면 이상기체와 거의 유사한 성질을 나타낼 수 있다. 아보가드로 법칙은 모든 기체는 같은 온도, 같은 압력에서 같은 부피 속에 같은 개수의 입자(분자)를 포함한다는 것이다. 이를 통해 기체의 몰수와 부피가 비례한다는 것을 알 수 있다.
1.2. 이상기체와 실제기체의 거동
실제 기체는 이상기체와 달리 분자 간 상호작용이 존재하므로 그에 따른 차이가 발생한다. 실제 기체의 경우 분자 간 인력이 작용하여 압력이 이상기체보다 낮게 측정되며, 분자의 부피가 0이 아니므로 이상기체 방정식으로는 실제 기체 거동을 정확히 설명할 수 없다. 따라서 실제 기체 거동을 보정하기 위해 반데르발스 방정식이 고안되었다. 반데르발스 방정식에서 a 인자는 분자 간 인력을 보정하고, b 인자는 분자의 부피를 보정한다. 실제 기체는 이상기체와 달리 완전탄성충돌이 아닐 경우 에너지 손실이 발생할 수 있다. 이처럼 실제 기체는 이상기체와 달리 분자 간 상호작용과 분자 크기 등의 요인으로 인해 압력, 부피, 온도 간 관계가 다르게 나타난다. 하지만 실제 기체를 충분히 높은 온도와 낮은 압력으로 설정하면 이상기체와 거의 유사한 성질을 나타낼 수 있다. []
2. 실험 과정
2.1. 분자량 측정 장치 구성
일정한 온도와 압력에서 보정된 기체 주사기 속에 액체를 넣은 뒤, 기화시켜 생성된 증기의 부피를 측정하여 액체의 몰질량을 결정한다. 유리 재킷 속에 100ml의 유리 주사기를 장착한 다음 5ml 눈금까지 손잡이를 밀어넣어 주사기 끝을 고무마개로 막는다. 주사기 끝부분이 유리 재킷 속으로 최대한 근접하도록 한다. 유리재킷에 증류수를 넣고 비등석을 조금 넣은 다음, 물이 유리 주사기 위로 약 10mm 정도만 들어가도록 한다. 전열기를 7~8로 조절해 물을 가열하되, 물이 끓지 않으며 장치의 온도가 일정해지도록 한다. 이와 같이 분자량 측정 장치를 구성한다.
2.2. 실험 용액 준비 및 주입
실험을 시작하기 위해서는 먼저 실험에 필요한 용액을 준비하고 주입하는 과정이 필요하다. 주사기를 이용하여 실험 용액을 유리 주사기 속으로 옮기는데, 이때 용액이 주사기 외부에 묻어 있지 않도록 주의해야 한다. 주사기의 눈금을 정확히 5ml에 맞춘 후, 한쪽 끝의 고무마개를 통해 측정하려는 액체를 남김없이 유리 주사기 속으로 옮긴다. 이때 기체의 부피가 변하지 않도록 주사기를 고무 마개에 꽂은 채로 두어야 한다. 실험에서는 아세톤 0.15ml와 헥세인 0.2ml를 각각 준비하여 주입한다. 실험 용액을 주입한 후에는 주사기 외부의 액체가 없도록 닦아내고 질량을 측정하여 기록한다. 실험 과정에서 주사기 외부에 액체가 묻어 있지 않도록 주의해야 하며, 용액을 주입할 때는 남김없이 주사기 내부로 옮겨야 한다. 또한 실험이 끝날 때마다 고무마개를 열고 실린더를 밀고 당기는 것을 반복하여 유리 주사기 속의 물질을 공기로 씻어내는 것이 중요하다.
2.3. 기화된 증기의 부피 측정
유리 재킷 속에 100ml의 유리 주사기를 장착한 다음 5ml 눈금까지 손잡이를 밀어넣어 주사기 끝을 고무마개로 막는다. 유리재킷에 증류수를 넣고 비등석을 조금 넣은 다음, 물이 유리 주사기 위로 약 10mm 정도만 들어가도록 한다. 전열기를 7~8로 조절해 물을 가열하되, 물이 끓지 않으며 장치의 온도가 일정해지도록 한다.
실험 용액을 가늘고 긴 주사바늘을 단 주사기에 채운다. (아세톤 : 0.15 ml, 핵세인 : 0.2ml) 주사기 외부에 액체가 없도록 닦아낸 뒤 저울로 질량을 측정하고 기록한다. 유리 주사기의 눈금을 정확히 5ml에 맞춘 뒤, 한쪽 끝의 고무마개를 통해 측정하려는 액체를 남김없이 유리 주사기 속으로 옮...
참고 자료
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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)
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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
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