[일반화학실험]보일의 법칙과 그레이엄의 법칙

소개

압력 센서를 사용해서 보일의 법칙을 확인한다.
염화수소와 암모니아를 사용해서 확산속도의 차이를 관찰한다.

일반화학실험입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 자료
9. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 이론 및 원리
1.1. 실험 요약
우리는 우리 주변을 둘러싸고 있는 기체에 대해 얼마나 잘 알고 있을까? 기체는 여러 가지 독특한 성질들을 가지고 있다. 그중 대표적인 성질은 압력과 부피의 곱이 항상 일정하다는 보일의 법칙과, 냄새 하면 떠오르는 확산현상을 들 수 있다. 이번실험에서는 기압계와 주사기를 이용해 기체의 압력과 부피사이에는 어떤 관계가 있는지를 알아보고, 또, 암모니아와 염화수소의 유리관내 반응을 통해서 기체의 분자량과 확산속도사이에 어떠한 상관관계가 있는지 알아본다.

<중 략>

기체에서 분자들은 이처럼 자신의 크기에 비해 상당히 멀리 떨어져 있기 때문에 독립적으로 운동한다고 볼 수 있다. 그래서 기체가 분자의 개별적인 특성을 조사하는데 가장 적합하고, 분자론이 발전하는데 기체의 연구가 핵심적인 역할을 했다.
1662년에 보일은 일정한 온도에서 압력을 변화시켰을 때의 기체의 부피를 측정하였다. 보일의 법칙(Boyle's law)에 따르면 일정한 온도에서 기체의 부피는 가해주는 압력에 반비례한다. 보일의 법칙은 PV = 상수 라는 식으로 표현할 수 있다. 0℃에서 1몰의 기체는 22.414 L․atm의 상수값을 갖는다.

<중 략>

기체는 액체나 고체보다 압력을 가하면 그 부피가 비교적 쉽게 줄어든다. 그 이유는 분자와 분자사이가 다른 상(액체, 고체)보다 상당히 멀기 때문이다. 액체나 고체에서는 분자간의 간격이 좁기 때문에, 압력을 가해도 더 이상 줄어들기 어렵다.
주사기를 압력계에 연결하여 부피를 변화시켜가며 압력을 측정하였는데 상당히 만족스런 실험결과가 나왔다. 주사기의 눈금을 기준으로 하여 6단계로 부피를 줄여나가며 압력을 측정하였는데 마지막 결과를 제외한다면 실험결과는 보일의 법칙 을 만족한다고 할 수 있다. 마지막 값은 압력이 압력계의 측정범위를 벗어났기 때문에 예상과 다른 결과가 나왔다.

참고자료

· 생명의 화학, 삶의 화학 (김희준 외), 3장. 원자론, 분자론, 7장. 물질의 상태와 성질
· Masterton&Hurley Chemistry Principal and Reactions 5th Ed. <Chapter5.Gases>
· Principles of Modern Chemistry, 6th Ed. (Oxtoby 외) Ch 9. The Gaseous State
· Oxtoby & Gills & Nachtrieb, Principles of Modern Chemistry, 5/ed., 자유아카데미, 2003, p.138～149, 251～252.