본문/내용
<몰 질량의 측정>
1. 실험 목적
이상 기체 상태 방정식을 이용해서 쉽게 증발하는 기체의 몰 질량을 결정 한다.
2. 실험 이론
원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 그래서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 상대적인 방법을 사용한다. 즉, 질량수 12인 탄소의 원자 몰 질량을 12라고 정의하고, 이 동위 아보가드로 수 만큼의 원자 또는 분자를 1몰이라고 정의한다. 따라서 분자의 몰 질량도 1몰에 해당하는 분자의 질량을 탄소원자 1몰의 질량과 비교하여 결정한다.
분자의 몰 질량을 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 그 중에서도 가장 간단하게 몰 질량을 측정하는 방법은 기체의 상태 방정식을 이용하는 것이다. 대부분의 기체는 상온, 상압에서 이상기체 상태 방정식을 만족하기 때문에 기체의 부피, 온도, 압력과 함께 용기를 가득 채우는데 필요한 몰의 질량 W를 측정하면 이상기체 상태 방정식으로부터 몰질량 M을 구할 수 있다.
M=
3. 실험 기구 및 시약
100mL의 둥근 플라스크
500mL 비커
10mL의 눈금 피펫
바늘, 온도계, 가열기, 스탠드와 클램프, 링, 석면판
화학저울, 알루미늄 박, 거름종이, 50mL눈금 실린더
액체시료(끓는점이 너무 높지 않고 냄새와 독성이 강하지 않은 것이 좋다.)
4. 실험 방법
1) 깨끗하게 씻어서 말린 100mL 둥근 플라스크에 알루미늄박으로 뚜껑을 만들어 씌우고, 바늘로 작은 구멍을 뚫는다. 구멍의 크기는 작을수록 좋다.
2) 뚜껑을 덮은 플라스크의 무게를 화학 저울을 사용해서 정확하게 측정한다.
3) 플라스크에 약 3mL의 액체 시료를 넣고 뚜껑을 다시 막고 스탠드에 고정시킨다.
4) 500mL비커에 물을 절반정도 채우고 끓을 때까지 가열한다.
5) 플라스크를 비커의 바닥에 닿지 않을 정도로 물속에 깊이 넣는다.
6) 끓는 물의 온도와 대기압을 측정하고, 플라스크 속의 액체가 모두 기화 할 때까지 기다린다. 플라스크를 비커에서 꺼내면 안 된다. 뚜껑에 뚫린 구멍을 옆에서 자세히 관찰하면 빛의 산란 때문에 기체가 새어 나오는 것을 관찰 할 수 있다.
…
7) 플라스크의 액체가 모두 기화하면 잠시 기화한 후에 플라스크를 끓는 물에서 식힌다.
8) 플라스크 바깥에 묻은 물을 거름종이를 사용해서 완전히 닦아 낸다.
9) 완전히 말린 플라스크와 뚜껑의 무게를 다시 측정한다.
10) 플라스크를 깨끗이 씻은 후에 증류수를 가득 채우고, 눈금 실린더를 사용해서 증류수의 부피를 측정하고 이 값을 이용해서 플라스크의 부피를 계산한다.
11) 시간이 허용되면 위의 실험을 한번 더 반복한다.
5. 결과
6. 토의
7. 결론
8. 참고 문헌
l/g 79.0649mol/g
6. 토의
플라스크를 물 속에 담는 이유는?
시료를 완전히 기화시키기 위한 목적이 있으며 초기 플라스크에 존재하고 있는 이물질인 공기를 완전히 제거하기 위한 목적도 있으며 물속에 완전히 담근다는 것은 열 전달을 균일하게 일으켜 플라스크 내부의 온도 구배를 없애기 위해서이다.
실험에서 오차가 생기는 원인?
이 실험은 표준 상태이어야 한다. 대기압은 1기압이더라도 온도는 화학표준 25도 기체 표준온도 0도가 맞지 않아 오차가 발생할 수도 있다.
*이 실험에서 사용하는 액체 시료는 기화성이 좋아야 하며, 100도에서 완전히 기화되어야 하고 단일 물질, 분자구조가 간단한 것으로 해야한다.
*몰질량: 단위 몰질량의 질량, 몰질량은 그 원소 화합물의 1mol당 질량이라 한다.
7. 결론
n-hexane는 화학식C4H14 분자량 86.18 끓는점 68~70도 비중 0.672이다.
오차의 원인을 살펴보면 기압, 온도, 플라스크의 부피는 오차의 큰 부분을 차지하지 않았다. 대부분의 오차는 응축된 n-hexane의 질량이다. 정확한 값이 나오려면 0.2g정도가 나와야 하는데 0.4g정도가 나왔다. 그 이유는 플라스크 안에 액체가 남지 않도록 계속 가열해야 하는데 기화되지 않은 액체가 남아서 오차가 났을 것이고 에탄올에 기화하지 않은 불순물이 녹아 있었기 때문일 것이다.
이러한 것들은 작은 차이지만, 주의를 기울이지 않아서 오차가 생겼을 것이다.
8. 참고 문헌
일반화학 제 3판(Atkins, 탐구당, p62-64)
일반화학(스티븐S, 일신사, p163-168)
http://kin.naver.com/browse/db_detail.php?dlid=11&dir_id=110204&docid=728937