[일반화학실험] 기체상수의 결정
![[일반화학실험] 기체상수의 결정-1](http://images.happyhaksul.com/thumb/144/143260-0001.gif)
![[일반화학실험] 기체상수의 결정-2](http://images.happyhaksul.com/thumb/144/143260-0002.gif)
![[일반화학실험] 기체상수의 결정-3](http://images.happyhaksul.com/thumb/144/143260-0003.gif)
![[일반화학실험] 기체상수의 결정-4](http://images.happyhaksul.com/thumb/144/143260-0004.gif)
![[일반화학실험] 기체상수의 결정-5](http://images.happyhaksul.com/thumb/144/143260-0005.gif)
분야
hwp2.실험목적
3.실험도구
4.실험원리
5.실험방법
6.실험결과
7.고찰
- 이론적 고찰
- 주의사항
- 내 생각
기체상수의 결정
실험목적
일정한 양의 산소를 발생시켜 기체 상수의 값을 결정한다.
실험도구
- 시약병 외 기구 장치, 시험관, 스탠드, 조임 클램프, 가열기(분젠 버너), 비이커1L, 온도계, 메스실린더, 약 수저, 저울, MnO2, KClO3, NaHCO3, 파라필름
실험원리
① 기체의 상태
- 기체의 양과 온도, 부피, 압력 사이의 관계는 기체 상태 방정식으로 주어진다. 대부분의 기체는 온도가 충분히 높고, 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태 방정식 (pV = nRT)을 잘 만족한다. 이상기체 상태방정식에서 R은 '기체상수'라고하는 기본 상수이다. 이 실험에서는 산소 기체의 압력(p), 부피(V), 몰수(n)와 온도(T)를 측정하여 기체 상수를 결정한다.
MnO2 (Δ)
2 KClO3 (s) ――――→ 2 KCl (s) + 3 O2 (g)
MnO2는 KClO3의 분해 반응에 촉매로 작용하여 산소 발생 속도를 증가시키는 역할을 한다.
(Δ)
NaHCO3 (s) ――――→ NaOH (s) + 3 O2 (g)
이 반응에서 발생한 산소 기체의 부피는 아래 그림과 같은 기체 발생 장치에서 밀려나간 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 그러나 시약병의 위쪽에는 산소 기체와 함께 수증기도 포함되어 있으므로 산소 기체의 압력을 정확하게 알아내기 위해서는 수증기의 부분압력을 보정해주어야 한다.
② 완전기체 상태방정식
- 낮은 압력과 높은 온도에서 기체는 이상기체의 행동을 보인다.
PV = nRT
( M : 기체 시료의 분자량 w : 기체 시료의 질량 )
③ 몰분율과 부분압력
1) 몰분율
어떤 성분의 몰수(數)와 전체 성분의 몰수와의 비를 말한다. 제1성분의 몰수를n1, 제2성분의 몰수를 n2, 이하 제3, 제4, …, 제m까지의 몰수를 n3,n4,…,nm이라 하고, 그 합을 N몰이라 하면, 제1성분의 몰분율 x1은,
2) 부분압력
부분압 또는 분압이라고도 한다. 혼합기체 속에서 각 성분 기체가 나타내는 압력을 말한다. 이에 대하여 혼합기체 전체의 압력을 전체압력 또는 전압력이라고 한다. 혼합기체의 전체압력은 각 성분의 부분압력의 합과 같다. 이것을 돌턴의 부분압력의 법칙이라 한다. 예를 들어 어떤 온도에서 1atm인 산소 1ℓ와 1atm인 질소 1ℓ를 섞어서 2ℓ의 혼합기체를 만들었다면 산소 및 질소의 부분압력은 모두 1/2atm이다. 이 때 혼합기체의 전체압력은 1atm이다. 혼합기체에서 각 성분 기체의 부분 압력은 전체 기체에서 그 기체가 차지하는 몰분율에 비례한다.
④ 촉매
이러한 작용을 촉매작용이라고 한다. 예를 들어, 수크로오스 수용액에 산을 가하면 그 가수분해는 두드러지게 왕성해지지만, 산 자체는 아무런 변화도 받지 않는다. 또, 질소와 수소의 혼합기체를 가압 ·가열하여 암모니아를 만들 때, 산화철을 주성분으로 하는 고체와 접촉시키면 반응속도가 빨라져서 합성이 용이하게 된다. 촉매작용에 대해 처음으로 주목한 사람은 J.J.베르셀리우스인데, 그는 이 작용을 1835년에 그리스어로 ‘놓아 주다’의 뜻인 kata와 ‘풀다’의 뜻인 lusis를 합쳐서 catalysis라고 명명하였다.그 후 많은 학자에 의해서 촉매 및 촉매작용에 관한 연구가 이루어져, 촉매의 기능,
