[자연과학] 화학 실험보고서 - 기체 상수의 결정

1. 실험제목 : 기체 상수의 결정

2. 실험목적 : 화학반응으로 생성된 산소기체를 포집하여, 몰수, 부피를 측정하고, 기체상수 R값을 계산한다.

3. 실험기구 및 시약

* 기구 - 500mL 삼각플라스크, 1L 비커, 시험관, 알코올램프, ㄱ자 유리관 2개,
조임 클램프, 고무관, 200mL 메스실린더
* 시약
- 이산화망간()
분자량 : 86.94g/mol
녹는점 : 585℃
성질 : 가연성 물질과 반응하면 폭발가능
- 염소산칼륨()
분자량 : 122.55g/mol
녹는점 : 356℃
용해도 : 7.19g/100ml(20℃)
밀도 : 2.34g/ml

4. 실험이론

* 기체상수 R
이상기체 1몰의 상태방정식은 압력을 P, 부피를 V, 절대온도를 T라 할 때 PV=nRT로 표시되는데, 이때의 R값을 말한다. 기체상수를 1몰의 입자수로 나누면 볼츠만상수가 된다.
V는 아보가드로의 법칙에 의하여 등온·등압 하에서 그 종류에 관계없이 항상 일정한 값(0℃, 1atm에서는 22.4L)을 가진다. 따라서 이상기체 1mol을 취하면
R = (22.414 L) (1atm)/ (1mol)(273K) = 약 0.082 L· atm/mol ·K
이다.
이때 R값의 단위를 바꿔 계산해주면 R = 약 8.3145J/mol·K이다.
* 이상기체
이상기체법칙을 따르는 기체로 구성분자들이 모두 동일하며 분자의 부피가 0이고, 분자간 상호작용이 없는 가상적인 기체이다. 실제의 기체들은 충분히 낮은 압력과 높은 온도에서 이상기체와 거의 유사한 성질을 나타낸다.
이상기체는 임의 온도와 압력 아래에서 다음 가정들로부터 유도되는 관계를 따른다.
1. …

5. 분자들은 서로 상호작용하지 않으며, 분자와 용기 벽면의 충돌은 완전탄성충돌이라 가정한다.

① 기체 발생장치를 설치하고, 500ml 플라스크에 물을 채워 넣는다.

② 0.5g + 0.05g를 시험관에 넣고 질량은 잰 후 알코올램프를 사용하여

③ 비커에 약 150ml 정도의 물이 채워지면, 가열을 멈추고 시험관이 식을 때까지 기다린다.

④ 비커 속 물을 메스실린더에 옮겨서, 부피를 측정하고, 시험관의 무게를 측정한다.

⑤ 대기압을 기록하고, 실험실 온도의 물의 증기압을 찾아서 빼준다. ? 압력

⑥ 이상기체상태 방정식을 이용하여 R값을 구한다.

6. 참고문헌