[일반화학실험]기체 확산 속도 - Graham의 법칙

소개

염산 기체와 암모니아 기체의 확산 속도를 비교하고, 그레이엄의 법칙에 적용해보는 실험레포트입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론 및 원리
1) 분자운동(㏖ecular motion)
2) 이상기체 상태방정식과 이상기체(ideal gas equlation & ideal gas)
3) 기체분자운동론(kinetic theory of gas)
4) 확산과 분출
5) 그레이엄의 법칙(Graham's law)
6) 염화수소와 암모니아의 확산

3. 실험 기구 및 시약
1) 실험 기구
2) 실험 시약

4. 실험 방법
1) 실험 과정

5. 주의 사항

6. 실험 결과
1) 결과 분석

7. 토의 사항
1) 실험 고찰

8. 참고 문헌

본문내용

고체나 액체는 기체에 비하면 분자들의 움직임이 적다. 그러나 고체라 하여 전혀 분자운동이 없는 것은 아니며 단지 분자 사이의 인력이 강해 제자리에서 약한 진동운동을 하는 것으로 알려져 있다. 액체의 경우 기체보다는 훨씬 움직임이 적지만 고체보다는 비교적 자유롭게 운동하며 액체상태에서 온도가 조금만 올라가면 분자운동이 매우 활발해진다. 증발 현상은 분자가 운동하고 있다는 증거이며, 잉크가 물속에 퍼져나가는 액체 속에서의 확산현상도 액체상태에서의 입자운동이다. 물 표면에 떨어진 꽃가루의 불규칙한 움직임을 통해 물 분자와 꽃가루의 충돌로 인한 것임을 증명한 '브라운운동'도 분자 운동의 좋은 예이다.

<중 략>

기체는 분자 사이의 인력이 거의 작용하지 않기 때문에 고체, 액체에 비하면 매우 활발하게 움직인다. 압력은 기체분자가 활발하고 자유롭게 운동하면서 용기의 벽에 부딪칠 때에 나타난다. 따라서 기체의 압력은 기체 분자운동이 활발해져 벽면에 충돌하는 횟수가 많을수록 커진다. 기체의 압력, 부피, 온도 사이의 상관관계를 법칙으로 나타낸 것이 있는데, 기체의 압력과 부피사이의 관계를 나타낸 '보일의 법칙'은 온도가 일정할 때 기체가 압력을 받으면 부피가 그에 비례하여 줄어드는 반비례관계임을 나타내며, '샤를의 법칙'은 압력이 일정할 때 기체의 부피가 온도에 비례하여 증가함을 나타낸다.

<중 략>

기체가 다수의 분자로 이루어졌다고 하고 분자 하나하나의 역학적인 운동을 토대로 기체의 열적 성질이나 점성, 확산 등의 거시적 성질을 설명하는 이론이다. 물질의 미시적(원자론적) 이론으로서 가장 빨리 완성된 것이며, 이 개념은 그리스 시대의 철학적 원자론에 기원하지만, 실증적인 물리학으로서의 발전은 D.베르누이(1738)에서 비롯된다. 그 후 현상론적인 열학(熱學)의 발전과 더불어 성장하여 K.A.크뢰니히(1856), R.E.클라우지우스(1857)를 거쳐 J.C.맥스웰, L.볼츠만 등에 의해 일단 고전적인 이론으로 완성되었다. 볼츠만 이후 기체분자운동론의 일부는, 그것으로부터 탄생한 통계역학의 체계 속에 흡수되었지만, 점성·전도(傳導)·확산 등, 비평형상태에서의 수송현상 이론으로 D.엔스코흐, S.채프만 등에 의하여 수학적으로 발전되었다.

참고자료

· 화학의 이해, Nivaldo J. Tro, 라이프사이언스, 2008, p.278
· 일반화학실험, 국민대, 2005, p.85～87