[자연과학] 실험보고서 - 어는 점 내림법에 의하여 용질의 분자량을 측정

1. 실험 목적

이 실험을 통해서 어는 점 내림법에 의하여 용질의 분자량을 측정하는 방법을 배우는데 있다.

2. 이론

(1) 증기 압력

일정한 온도가 유지되고 주위와 완전히 밀폐되어 있는 용기 안에 액체 A 와 기체 B, 고체 C (A, B 와 C 는 같은 물질이고 상만 다르다.) 가 공존하고 있다고 가정해 보자. 표면 근처의 액체 분자들은 분자 사이의 인력을 극복하고 기체 속으로 떨어져 나갈 수 있으며, 반대로 증발된 분자는 에너지를 잃고 다시 액체 속으로 되돌아갈 수 있을 것이다. 밀폐된 용기 안이라면, 시간이 흐르면서 증발 속도와 응결 속도가 같아져, 결국 계 (용기 안) 는 거시적으로는 변화가 없는 상태, 즉 평형 에 이르게 된다. 이때 계의 압력 (즉, 증기 B 의 압력) 을 증기압력 이라고 한다.

(2) 용액에서의 증기압력 (비휘발성 용질인 경우)

용매에 “ 비휘발성 ” 용질이 녹아있다는 것은 용액 위의 용질의 증기압력은 거의 무시할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 용매의 증기압은 0 이 아니며 일정한 온도에서 용액의 조성에 대한 증기압을 연구할 수 있다.
용매의 몰분율 () 이 1 일 때 (즉, 순수한 용매일 때) 의 증기압을 라고 하자. 이 0 에 가까워지면 (순수한 용질이 된다.), 용매의 증기압도 0 이 될 것이다. 몰분율 이 1에서 0 으로 변화하면 은에서 0 으로 떨어진다. 실험적 결과에 의하면, 묽은 용액에서 용매의 몰분율에 대한 용매의 증기압을 도시하면 거의 직선에 가깝게 나타난다. 식으로 나타내면,
( 은 몰분율)
이 식을 라울의 법칙이라고 하며 이 법칙을 따르는 식을 이상 용액이라고 한다. 실제 용액의 증기압은 라울의 법칙에서 예상한 값보다 크게 (용매와 용질 분자 사이에 강한 …

(3) 용액의 증기압력 내림

(는 용질의 몰분율)

(4) 끓는점 오름