이산화탄소의 분자량 결정 실험보고서 A+ (영재고생)

소개

영재과학고등학교 화학실험 과목 A+ 레포트입니다.
일반 대학 리포트에 비해 입시가 달린 레포트이기 때문에 퀄리티가 좋고, 특히 고찰 내용이 매우 많습니다.
해외 논문이나 저널 등 믿을 만한 참고문헌을 사용하였습니다.

이산화탄소의 분자량 결정 실험에 대한 실험보고서입니다.

목차

1. 실험 목표
2. 이론적 배경
3. 실험기구 및 시약
4. 실험 과정
5. 주의사항
6. 실험 결과
7. 결과 보고서 고찰에 필수적으로 포함시켜야 하는 사항
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목표
• 이산화 탄소 기체의 질량 측정을 통해 이상 기체 상태 방정식으로부터 분자량을 구할 수 있다.
• 이산화 탄소의 액화와 응고, 승화를 직접 관찰하고 상평형을 설명할 수 있다.

2. 이론적 배경
2.1 상평형 그림과 상변화
‘상’이란 ‘계의 다른 부분과 접촉하고 있지만 명확한 경계로 나누어진 계의 균일한 부분’이라고 정의된다. 한 상에서 다른 상으로의 전의를 ‘상 변화’라고 하고, 일반적으로 열의 형태인 에너지를 가하거나 제거할 때 일어난다.
고체, 액체, 기체상 간의 전반적인 관계를 하나의 그래프로 나타낸 그림이 상 평형 그림이다. 상 평형 그림은 어떤 물질이 고체, 액체, 기체로 존재할 수 있는 조건이 요약되어 있다.
고체 – 액체, 고체 – 기체, 액체 – 기체, 세 경계선이 모두 만나는 점을 삼중점(triple point)이라 하며, 이산화 탄소의 경우 -57, 5.2atm에서 삼중점이 형성된다.

2.2 기체의 밀도, 아보가드로 법칙, 이상기체 상태방정식
- 보일의 법칙 : 압력 – 부피 관계
온도가 일정할 때, 전체 압력이 증가함에 따라 주어진 양의 기체의 부피는 감소한다.
- 샤를과 게이 뤼삭의 법칙 : 온도 – 부피의 관계
기체 시료의 부피는 일정한 압력에서 가열되면 팽창되고, 냉각되면 수축한다. 절대온도 T와 기체 시료의 부피 V의 정량적 관계는 다음과 같다.
- 아보가드로 법칙 : 부피 – 양 관계
기체의 부피는 존재하는 분자의 몰수에 비례한다.
- 이상기체 상태 방정식
기체의 거동을 나타내기 위해 위 세 가지 식을 종합하면 다음 식으로 나타낼 수 있다.

이 때 상수 R을 기체 상수라 한다. 이상기체란 기체의 거동이 이상기체 상태 방정식에 의해 완벽하게 설명될 수 있는 가상의 기체이다.
- 기체의 밀도
이상기체 상태 방정식에 을 대입하면 기체의 밀도와 분자량 사이의 관계를 알 수 있다.(w : 기체 질량, M : 분자량)
=> 밀도 . 따라서 기체의 밀도는 분자량 M에 비례하며 그 비례 상수는 이다.[1]

참고자료

· 레이먼드 창 기본일반화학 “기체 법칙, 이상 기체 상태방정식” 154~159p
· 자유아카데미, 일반활학실험 “기체의 분자량 측정” 98p
· 자유아카데미, Daniel C. Harris 분석화학 제9판, “질량 분석법” 615~620p