[자연과학] 일반화학실험 - 기체상수의 결정

일반화학실험 - 기체상수의 결정

1. 실험 목표

이상기체 상태방정식을 이해하고 이를 이용하여 일정한 양의 산소와 이산화탄소를 발생시키는 실험을 통해서 기체 상수의 값을 결정한다.

2. 이론

1) 이상기체 상태방정식

지금까지의 교과 과정을 통해서 우리는 Boyle, Charls의 법칙을 알았다. Boyle의 법칙은 온도가 일정할 때, 압력과 부피가 반비례하는 것을 나타낸 법칙이며, Charls의 법칙은 반면에, 압력이 일정할 때의 절대온도와 부피의 관게를 기술한 법칙이다. 그리고 이 둘을 합친 Boyle - Charls 식까지 확인해 보므로써, 부피, 온도, 압력의 세가지 변인들이 기체의 상태에 어떠한 영향을 미치는지를 확인해 볼 수 있다. 그리고 아보가드로의 법칙은 또 다른 변인인, 분자량의 개념을 도입하여, 바로 이 분자량, 몰 수의 관계를 기술한 법칙이다. 지금까지 전술한 법칙들을 응용해보면, 흔히 이상기체 상태방정식이라고 불리는,

의 식을 유도할 수 있다. 여기서의 R이 바로 기체 상수이다.
그렇다면 우리가 아는 저 상태방정식과 흔히 말하는 주어진 변인들을 이용하여서, R을 유도하여 보자…(생략)

2) 화학 반응식

(1) 다음 그림과 같은 기체 발생 장치를 만든다.

(2) 시약병에 물을 가득 채우고, 시험관으로 연결된 유리관에서 입김을 불어넣어 비커 쪽으로 연결된 유리관에 물이 채워지게 만든 다음에 조임 클램프로 고무관을 막아두고, 다시 시약병에 물을 가득 채운다.

(3) 비커의 물을 버린 다음에 제 위치에 다시 놓고 클램프를 열어둔다.

(4) 약 2g의 KClO3와 0.2g의 MnO2를 시험관에 넣고 무게를 측정한다.

(5) 위의 그림과 같이 시험관을 거의 수평이 되도록 고정시킨다.

(6) 가열기를 사용하여 시험관 전체를 서서히 가열한다.

(7) 비커로 밀려나온 물의 양이 500~600㎖가 되면 가열하는 것을 멈추고 시험관이 식을 때까지 기다린다.