[일반화학(화학및실험2)] 기체의 확산 법칙 확인 예비+결과 레포트 A+자료

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. 실험 방법(A, B 실험은 모두 후드에서 진행할 것)
A. 산∙염기 반응을 통한 기체 확산 속도 측정
B. 분자량이 다른 염기성 물질의 기체 확산 속도 측정

4. 기구 및 시약

5. 참고 문헌

6. 실험 결과
A. 산∙염기 반응을 통한 기체 확산 속도 측정
B. 분자량이 다른 염기성 용액의 기체 확산 속도 측정

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
기체의 물리적 성질을 이해하고, ‘기체가 왜 그렇게 거동하는가?’라는 의문에 대해 설명하려면 압력이나 온도와 같은 실험 조건이 변화할 때 기체 입자에게 무슨 일이 일어나는 지를 설명할 수 있는 모형이 필요하다. 이러한 모형으로 기체 분자 운동론(kinetic molecular theory of gas)을 다음과 같이 정리하여 살펴볼 수 있다.
- 기체는 끊임없이 무질서하게 움직이는 많은 분자로 구성된다.
- 기체 분자가 실제로 차지하는 부피는, 기체가 차지한 전체 부피에 비해 무시할 수 있을 정도로 작다.
- 기체 분자간 인력과 반발력은 무시할 수 있는 정도이다.
- 분자의 충돌로 인해 분자 사이에 에너지가 이동할 수 있지만, 기체 온도를 일정하게 유지하면 평균 분자 운동 에너지는 시간에 따라 변하지 않는다.
- 분자의 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례한다. 그러므로 특정 온도에서, 모든 기체 분자는 같은 평균 운동 에너지를 갖는다.
평균 운동 에너지를 갖는 한 분자의 속도를 분자의 평균 제곱근 속도(root-mean-square(rms) speed, urms)라 하면, 기체 분자가 갖는 평균 운동 에너지는 분자의 질량 m을 사용하여 1/2 m〖(u_rms)〗^2로 표현할 수 있다. 위에서 살펴본 기체의 분자 운동론에 의하면, 기체 분자의 집단으로서 기체가 갖는 평균 운동 에너지는 일정한 온도에서 특정한 값을 갖는다. 그렇다면 같은 온도에 있지만 입자의 질량이 다른 두 가지 기체의 평균 운동 에너지가 같은 값이라는 것이므로, 두 입자의 urms는 달라야 한다. 이와 같은 사실을 정량적으로 나타내면 아래와 같은 식을 볼 수 있다.
urms= √(3RT/M)
(R(기체상수)=8.314J/K*mol, T: 온도(K), M: 입자의 몰 질량(kg/mol))

참고 자료

Chemistry: The Central Science; 14th edition(일반화학 14판), Brown-LeMay-Bursten-Murphy-Woodward-Stoltzfus, Pearson, 2019, pg.447-454
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