[서울대학교 화학실험 A+] 이산화탄소의 분자량

소개

"[서울대학교 화학실험 A+] 이산화탄소의 분자량"에 대한 내용입니다.

목차

1. Abstract
2. Theory
3. Result
4. Discussion
5. Assignment
6. Reference

본문내용

1. Abstract
(1) 실험 목적
드라이아이스를 이용하여 플라스크 내에 CO기체로 가득 차게 만듦으로써 1기압의 이산화탄소 기체를 만든다. 플라스크 내부에 채워져 있는 CO기체의 질량, 플라스크의 부피를 알아낸 후 이상기체 방정식에 대입하여 이산화탄소의 분자량을 구한다. 실제 공기의 밀도와 비교하여 CO 분자량을 결정한 후 실제 이론상의 분자량 값과 비교해본다.
타이곤 튜브에 드라이아이스를 넣어 압력과 온도에 변화를 주며 이산화탄소의 상변화를 관찰한다. 이를 통해 CO의 상변화 그래프를 이해하고 온도와 압력의 변화에 따라 변하는 CO상태에 대하여 이해한다.

(2) 실험 요약
실험 1에서는 이산화탄소 분자량을 측정한다. 분자량을 측정하는 과정에서 사용되는 식은 이상기체 상태 방정식이다. 그러나 실제로는 존재하지 않는 이상기체를 대상으로 한 식이므로 오차를 보정한 반데르발스 식을 이용하여 오차의 차이를 비교해본다. 분자량을 구하기 위해서는 기본적으로 기체상수 값과 온도, 압력 그리고 이산화탄소의 질량을 알아야 한다. 여기서 가장 중요하게 측정해야 할 것이 ‘이산화탄소의 질량’이다. 상온에서 기체로 존재하는 이산화탄소는 따로 무게를 측정하기 어려우므로 (플라스크+이산화탄소+유리판)의 무게에서 플라스크의 무게와 유리판의 무게를 빼 이산화탄소의 질량을 측정한다. 분자량 측정 실험을 통해 큰 플라스크에서 측정한 이산화탄소의 분자량은 41.9g/mol이 나온다. 작은 플라스크에서 측정한 이산화탄소의 분자량은 44.2g/mol이 나온다. 오차율이 크진 않으나 반데르발스 식으로 재측정하자 오차가 약간 줄어드는 것을 발견할 수 있었다. 여전히 존재하는 오차율에 대해서는 오차 분석을 철저히 하고자 한다.
실험 2에서는 타이곤 튜브에 드라이아이스를 넣어 상태 변화를 관찰하는 실험이다. 타이곤 튜브에 넣고 외부 공기와의 접촉을 차단해주면 계속해서 승화하는 드라이아이스로 인해 내부 압력이 높아진다. 상평형 그래프에서 승화곡선을 타고 올라가는 양상을 보이다가, 삼중점에 도달하게 되면 기체와 액체, 고체 모두 존재하는 상황이 된다. 즉, 실험 과정에서 승화하고 있는 드라이아이스가 있을 때 갑자기 액체가 발견되는 때를 말한다. 이를 통해 내부의 압력과 온도에 따라 이산화탄소의 상태 변화가 일어나는 과정을 관찰할 수 있다.

참고자료

· 김희준. 일반화학실험. 자유아카데미. 2018. 21p~32p.
· Atkins, P. Jones, L. Laverman, L. In Chemical principles the quest for insight, W.H.freeman. 2016. 7ed. 495p
· Clausius, R. Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen. Annalen der Physik und Chemie 176. 1857; pp. 353–79.
· International Bureau of Weights and Measures; The International System of Units; 8th ed.; 2006; p. 126, ISBN 92-822-2213-6, archived (PDF) from the original on 2017-08-14
· Silbey, Robert J.; Alberty, Robert A.; Bawendi, Moungi G. Physical Chemistry; 4th ed; Wiley. 2004;
· Smith, J.M. "Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 8th Edition". McGraw Hill. 2016.