[A+] 기체상수의 결정 (화학실험 A+ 및 보고서 모두 만점)

소개

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목차

1. 실험목표

2. 이론적 배경
가. 몰 (Mole)
나. 몰 질량 (Molar mass)
다. 몰 부피 (Molar volume)
라. 이상기체 (Ideal gas)
마. 실제기체
바. 이상기체 상태방정식
사. 이상기체 상태방정식과 연관된 법칙
아. 돌턴의 부분압력 법칙 (Dalton's law of partial pressure)
자. SI 단위 (SI base unit)

3. 실험 기구 및 시약
가. 실험 기구
나. 시약

4. 실험 과정
가. 가스 라이터의 물질의 몰질량 구하기
나. KClO3연소를 통해 산소기체를 발생시켜 기체상수 구하기

5. 실험 결과
가. 실험 환경
나. 측정장비 및 기구
다. 실험 결과

6. 실험 결론
가. 백분율오차 및 오차의 원인 파악
나. MnO2의 역할

7. 고찰
가. 일회용 가스라이터의 상변화
나. 수조의 높이와 실린더의 높이
다. 수상치환에서의 물의 증기압과 기체의 압력
라. 기체 포집방법의 종류
마. 기체 상수 단위 환산

참고문헌

본문내용

1. 실험 목표
가. 수상 치환을 통해 기체의 부피와 소모된 시료의 양을 이용하여 기체 상수(R) 값을 결정

2. 이론적 배경
가. 몰 (Mole)
Mole은 SI 단위 체계 중 하나로, 분자, 이온, 이온쌍, 원자 등의 수를 세는 단위 체계이다. 1mol은 6.0221407×〖10〗^23개의 단위 집단을 뜻한다. 이 숫자는 아보가드로 숫자(Avogadro number)라고 하며, 탄소의 동소체 중 가장 흔한 12-C 12g을 기준으로 세어진 숫자이다. (2019년 전에는 탄소 0.0012kg에 들어간 탄소 분자의 개수를 1mol로 정의하였지만, 이후에는 이렇게 구해진 Avogadro number(NA)만큼의 분자 수를 1mol로 정의하게 되었다. 상수를 이용해 정의를 바꾸었다.) 화합물의 개수를 Avogadro number(NA)로 나눠주게 되면, 그 분자 또는 화합물의 몰수를 알 수 있는 셈이다. 그러므로, 어떤 집단의 몰수(n)는 그 집단의 수(N)에 대해 아래 수식(1)과 같이 표현할 수 있다.

n=N/N_A 수식(1)

나. 몰 질량 (Molar mass)
실제로는 어떤 분자가 몇 개나 들어있는지 정밀하게 측정할 방도가 없기 때문에, 다른 방법으로 그 분자의 몰수를 계산한다. Molar mass를 활용하는 방법인데, 여기서 Molar mass란 어떠한 화합물 혹은 분자 1mol의 g수를 이야기한다. 즉, 단위가 g/mol이 되는데, 흔히 분자량이라고도 불린다. 즉, 어떤 분자나 화합물의 Molar mass(MW)와 질량(w)을 통해서도 몰수(n)를 구할 수도 있는데, 아래 수식(2)와 같은 식이 나타난다.

Molar mass는 12-C를 기준으로 상대적으로 정해지게 된다. 수소, 질소 등의 다른 원소들은 12-C에 대하여 측정한 상대적인 질량을 구하여, 여기다가 MU라는 Molar mass constant를 곱해주게 되면, 그 물질의 분자량을 얻을 수 있게 된다. 여기서, 상대적인 질량이란, 12-C의 질량의 1/12(1Da)에 대한 질량의 배율을 의미한다. 이 값을 Relative Atomic Weight라고 정의하며, Ar로 표시한다.

참고자료

· https://en.wikipedia.org/wiki/Mole_(unit)
· https://en.wikipedia.org/wiki/Molar_mass
· https://chemistrygod.com/molar-mass-constant
· https://en.wikipedia.org/wiki/2019_redefinition_of_the_SI_base_units#Mole.
· https://byjus.com/molar-volume-formula/#:~:text=At%20standard%20Temperature%20and%20Pre
· ssure,pressure%20has%20a%20fixed%20volume.
· https://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas
· https://byjus.com/chemistry/difference-between-ideal-gas-and-real-gas/
· https://en.wikipedia.org/wiki/SI_base_unit
· https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_chlorate
· https://beta-static.fishersci.com/content/dam/fishersci/en_US/documents/programs/education/r
· egulatory-documents/sds/chemicals/chemicals-p/S25482.pdf
· https://en.wikipedia.org/wiki/Manganese_dioxide
· https://beta-static.fishersci.com/content/dam/fishersci/en_US/documents/programs/education/re
· gulatory-documents/sds/chemicals/chemicals-m/S25420.pdf
· https://www.omnicalculator.com/chemistry/vapour-pressure-of-water
· https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Butane
· https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Oxygen#section=Computed-Properties
· https://www.journal.csj.jp/doi/abs/10.1246/bcsj.25.245
· https://issr.edu.kh/science/Webpage/Lab_Techniques/Edexcel%20Practical%20Chemistry%20-%
· 20Halesowen/Edexcel2009/collecting_gases.htm
· Atkins, P., Atkins, P. W., & de Paula, J. (2014). Atkins' physical chemistry. Oxford university press.