이산화탄소분자량측정

소개

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목차

Abstract and Introduction(5)
2. Materials and Method
2.1 이산화탄소의 분자량 측정
2.2 액체 이산화탄소 관찰

3.Data and result
3.1. CO2 분자량 구하기

4. Discussion
4.1 Mw 구하는 과정 원리 설명
4.2 시간에 따라 측정되는 분자량이 변하는 이유
4.3 고체, 액체, 기체 CO2 관찰되는 원리
4.4 이산화 탄소 분자량 측정 오차 발생 원인 분석
4.5 액체 이산화탄소 관찰 실험을 실패한 이유
4.6 플라스크에 물을 넣어 무게 측정하는 이유

본문내용

Abstract and Introduction(5)
화합물을 분석하기 위해서는 화합물을 이루고 있는 분자들에 대한 정보를 얻는 것이 중요하다. 호프만(Roald Hoffmann)도, 대부분의 물질들은 분자의 상태로 존재하므로, 화학은 원자들이 잠시 동안 일정한 규칙을 가지고 결합했다가 다시 갈라서는 분자에 관한 것이라고 할 정도로, 화합물을 이해하는데에 있어서 원자보다는 분자에 초점을 맞출 것을 강조했다.
분자에 관한 정보 중에서, 분자량을 알게 되면 분자에 관한 중요한 정보들을 얻을 수 있게 된다. 분자량은 분자내에 원자들이 몇 개 정도 모인 분자인지 알아보는데, 분자내의 원자 구성 비율을 짐작하는데에 중요한 정보가 된다. 그래서, 이번실험에서는 저번에 진행하였던 ‘바륨의 원자량 측정 실험’에 이어, ‘이산화탄소 분자량’측정 실험을 진행하였다. 그리고, 압력과 온도 변화를 이용하여 액체 이산화탄소도 관찰해 보았다.
이산화탄소의 분자량은 같은 온도에서 같은 부피의 기체에는 같은 개수의 기체분자가 들어있다는 아보가드로의 원리와 이상기체방정식을 이용하여 알 수 있다. 먼저, 플라스크라는 제한된 공간에 담긴 CO2의 부피와 무게를 측정한 후에, 이상기체방정식을 이용하여 분자량을 구할 수 있다. 즉, PV=nRT인데, n=w/M이므로, 우리가 PVwRT를 안다는 가정 하에 M을 구할 수 있는 것이다.
또 다른 방법은, 부피와 무게를 알고 있는 상태에서, 공기의 밀도와 비교하여 분자량을 구하는 방법이다. CO2가 들어 있는 플라스크와 같은 부피를 갖는 플라스크 내부의 공기 무게를 측정한다. 그 다음 공기를 구성하는 대부분의 기체의 78%가 질소, 21%가 산소, 0.9%가 아르곤임을 이용하여, 질소, 산소, 아르곤의 분자량을 이용하여 일정 부피 내의 기체의 몰 수를 구할 수 있다. 몰수를 구한 후, CO2 분자량을 몰수로 나누면 CO2의 분자량을 구할 수 있게 된다.
그리고, 온도와 압력에 따라 CO2가 상태변화하는 성질을 이용하여 액체 이산화탄소를 관찰해보았다. 이산화탄소의 상평형 그래프에 따라 생각해보면, Co2는 -56도 정도를 넘어서부터 압력이 높아지면 액체상태로 존재할 수 있게 된다. 충분히 온도가 낮은 고체 이산화 탄소인 드라이아이스를 이용하고, 압력을 높일 수 있는 타이곤튜브, 니플, 철조이개, 테플론테이프를 이용해볼 수 있다. 타이곤 튜브내에 드라이아이스를 넣은 후 밀폐시킨 다음, 체온을 이용해 온도를 올리면, CO2가 일부 기화 되면서 압력과 온도가 동시에 상승하게 된다. 그러면, 곧 삼중점 부근에 도달하게 되고, 액체 이산화탄소를 관찰할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 원리를 바탕으로, 이산화탄소 분자량 측정 실험과, 액체 이산화탄소 관찰 실험을 진행하였다.

참고자료

· 없음