Exp. 2 Conservation of Atoms and Mass

소개

연소와 침전으로 질량보존의 법칙 확인. 오차에 관한 상세한 설명.

목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
3. 재료 및 기구

본문내용

1. 실험목적
본 실험에서는 반응전 물질의 총량과 반응 후 물질의 총량을 측정하여 ‘모든 화학반응에서 반응전후의 물질의 양은 일정하다’는 질량불변의 법칙을 밝히고자 한다.
Na2SO4 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO4
2. 이론적 배경
(1) 질량보존의 법칙
질량보존의 법칙(Law of Conservation of Mass)은 화학반응의 전후에서 반응물질의 총 질량과 생성물질의 총 질량은 같다고 하는 법칙으로 질량불변의 법칙이라고도 한다. 1774년 프랑스의 화학자 라부아지에에 의해서 발견되고, 란돌트(1908)와 외트뵈시(1909)에 의해 실험적으로 검토되어, 실험오차의 범위 내에서 충분히 성립된다는 것이 증명되었다. 즉, 화학반응의 전후에서 반응물을 구성하는 성분은 모두 생성물질을 구성하는 성분으로 변할 뿐이며, 물질이 소멸하거나 또는 무(無)에서 물질이 생기지 않는다는 것이다.
다만, 아인슈타인의 상대성이론에 의하면, 반응열의 출입에 따르는 반응계의 에너지증감에 의해서 극히 미소하지만 반응계의 질량은 변화를 받으므로, 엄밀히 말하자면 이 법칙은 성립하지 않으며, 이런 뜻에서 이 법칙은 근사적인 법칙이라고 말할 수 있다. 그러나 방대한 반응에너지의 출입을 수반하는 원자핵반응 등과는 달리, 보통의 화학반응에서는 계(system) 전체의 질량에 비해서 그 영향이 무시할 수 있을 정도로 작으므로 이 법칙은 성립되는 것으로 생각해도 무방한 것으로 과학자들은 설명한다. 사실상 란돌트의 실험에서는 항상 2×10-7∼10-8 정도의 오차로써 성립된다는 것이 확인되었다. 화학에서는 정량분석의 기본이 되는 중요한 법칙이다.
(2) 화학변화와 질량보존
물리 변화인 상태의 변화가 일어나도 질량은 변하지 않는 것처럼 물질의 화학 변화에서도 그 변화 전후에 관여한 물질의 총 질량은 변하지 않는다.
① 앙금 생성 반응에서의 질량 관계
반응 전의 수산화바륨과 황산의 질량을 더한 값은 생성 물질인 황산바륨(흰색 앙금)과 물의 질량을 더한 값과 같다.

참고자료

· Chang, R. 2002. Chemistry (6th ed.). McGraw-Hill, USA. pp. 21-25, p. 39. pp. 84-89.
· Holmes, F. L. Lavoisier and the chemistry of life: an exploration of scientific creativity. Page 197. Univ. Wisconsin Press. Reprint. 1987.
· Smartt, B. M.. Lavoisier in the year one: the birth of a new science in an age of revolution P.44, p.57, p.92. W.W. Norton & Company, Inc. 2005.
· 화학교재위원회 편저. 2004. 화학의 기초(Kelter, P. B. 2004. Chemistry: A world of choices (2nd ed). McGraw-Hill, USA.). 북스힐, 서울. pp. 51-60.
· http://www.graphpad.com/quickcalcs/