기초물리 실험 - 몰 질량의 측정
분야
hwp2. 실험 이론
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 결과
6. 검토 및 토의
7. 결론
8. 참고 문헌
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.
(휴대용 전지를 사용하면 좋다.)
7) 플라스크의 액체가 모두 기화하면 잠시 기화한 후에 플라스크를 끓는 물에서 식힌다.
플라스크는 매우 뜨거우므로 손으로 만지지 않는다.
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.
