기체상수의 결정

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기체상수의 결정
5조
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실험목적
기체상수는 기체의 상태를 표현하는데 필요한 기본상수 중 하나이다.
이 실험에서는
산소가 발생하는 화학반응을 이용하여,
화학반응 결과 생성된 산소의 부피를 측정하고, 계산과정을 거쳐서 기체상수를 결정한다
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실험원리
기체의 양과 온도, 부피, 압력 사이의 관계는 기체 상태방정식으로 나타 낼 수 있다. 대부분의 기체는 온도가 충분히 높고, 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태방정식(PV=nRT) 를 잘 만족한다. 이상기체 상태방정식에서 R은 “기체 상수”라고 하는 기본 상수이다. 이 실험에서는 산소기체의 압력(P), 부피(V), 몰수(n) 와 온도(T)를 측정하여 기체 상수를 결정한다. KClO₃를 가열하면 산소 기체가 발생하고 KCl 고체가 남게 된다.
MnO₂는 검정색의 파우더형태로 KClO₃의 분해 반응에 촉매로 작용하여 산소 발생 속도를 증가시키는 역할을 한다. 이 반응에서 발생한 산소 기체의 부피는 기체 발생 장치에서 밀려나간 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 그러나 삼각플라스크의 위쪽에는 산소기체와 함께 수증기도 포함되어 있으므로 산소 기체의 압력을 정확하게 알아내기 위해서는 부록의 표를 이용해서 수증기의 부분압력을 보정해주어야 한다.
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★부분압력이란 무엇인가
기체 혼합물에서 각각의 기체는 팽창하여 용기 전체의 부피를 차지하고 있으며 각각의 압력을 용기 벽에 가하고 있다는 것이다. 이 각각의 압력을 기체의 분압 이라고 한다. 즉 혼합기체의 전체압력은 각 기체분압의 합과 같다는 것이다.
P(total) = Pa + Pb +.
P(total) = Po₂+Ph₂o
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★이상기체란 무엇인가
이상…

1. 500ml(1000ml) 비커에 물을 ½ 정도 채운다.

2. 500ml 삼각플라스크에 2/3이상 물을 채우고 1의 비커를 연결한다.

3. 시험관으로 연결 될 유리관에 입김을

4. 비커의 물을 버리고 핀치클램프를 열어둔다.

5. 시험관의 무게를 잰다

6. 1g KClO₃와 0.2g MnO₂를 시험관에 넣고 무게를 잰다.

7. 시험관 속 시료가 골고루 퍼지게 한 후 거의 수평으로 하여 삼각플라스크의 유리관과 연결시킨다.

8. 알코올 램프를 이용하여 시험관 전체를 서서히 가열한다.

9. 산소가 발생되면 물이 밀려나온다

10. 물이 100~150ml정도 밀려 나오면

알코올 램프를 끄고 시험관이 식을 때 까지 기다린다.

11. 비커의 수면을 조절해서 비커와

11. 비커의 수면을 조절해서 비커와 삼각플라스크의 수면 높이가 같도록 하고고무관을 핀치클램프로 막는다.

12. 밀려 나온 물의 양을 눈금실린더를 이용하여 측정한다.

13. 시험관이 식을 때 까지 기다렸다가 시험관의 무게를 잰다.

14. 대기압을 기록하고 삼각플라스크의 물의 온도를 측정한다.

발생된 기체가 새어나가지 않도록 연결부위를 파라필름 등을 이용하여 잘 막는다.

시험관을 서서히 가열 시킨다.

실험을 마친 시험관이 식었을 때 무게를 잰다.

U자관을 삼각플라스크에 끼울 시 윗부분을 잡고 힘을 가하면 유리관이 깨져 손을 다칠 우려가 있으므로 반드시 코르크마개 부분을 잡고 힘을 가한다.