기체의 확산 법칙 확인 건국대 화학 및 실험2 (2020)

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 기체분자운동론
2) 확산과 확산 속도
3) Graham의 확산 법칙(Graham's law of diffusion)

3. 실험방법

4. 기구 및 시약

5. 참고 문헌

6. 실험 결과

7. 관찰과 결과 분석

본문내용

1. 실험 목적
다양한 방법으로 분자량이 다른 기체들의 확산 속도를 측정하여 확산의 개념을 이해하고 Graham의 법칙을 확인한다.

2. 실험 이론
1) 기체분자운동론
기체가 다수의 분자로 이루어졌다고 하고 분자 하나하나의 역학적인 운동을 토대로 기체의 열적 성질이나 점성, 확산 등의 거시적 성질을 설명하는 이론이다. 기체 분자 운동론에서는 다음과 같은 가정을 한다.

① 기체 분자의 크기는 분자의 이동 거리에 비해 대단히 작기 때문에 분자 자체의 부피는 무시할 수 있다.
② 기체 분자들은 속도 분포를 가지며, 무작위적이고 빠른 직선 운동을 한다.
③ 기체 분자들은 상호작용하지 않는다.
④ 기체의 압력은 기체 분자들의 충돌 결과이며, 충돌 시 완전 탄성 충돌을 하기 때문에, 충돌로 인한 에너지 손실이 없다. 벽면과의 충돌은 끊임없이 지속적으로 일어난다.

기체는 액체, 고체와 달리 자유롭게 운동을 하는데, 이러한 기체의 운동을 열운동(Thermal motion)이라고 한다. 또한 기체 분자는 병진, 회전, 진동 운동을 하는데, 이러한 기체 분자의 운동에서 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례한다. 한 예로 단원자 이상 기체의 경우, 기체 n몰의 분자의 평균 운동 에너지와 절대 온도와의 관계는 다음과 같다.

열운동을 하는 기체는 다른 기체나 다른 물체의 표면과 충돌을 하게 되고, 이 때 충돌면에 운동량을 전달하기 때문에 기체는 압력을 나타낸다. 기체의 분자 수가 많아질수록 물체의 표면에 전달하는 전체 운동량이 커지기 때문에 압력이 증가하게 된다. 기체 분자의 운동 속도와 온도와의 관계는 평균 운동 에너지와 절대 온도와의 관계를 통해서 알 수 있다.

참고 자료

일반화학 12판, Brown Lemay, Murphy Woodward stolzfus, 자유아카데미/2011/
네이버 백과사전 (http://100.naver.com)
위키피디아(https://en.wikipedia/wiki)