서울대 화학실험-이산화탄소의 분자량

소개글

2021학년도 1학기 수강, A+
여러 족보에서 좋은 내용만 뽑아 작성한 보고서입니다.

목차

I. Introduction
II. Data & Result
III. Discussion
IV. 과제
V. References

본문내용

I. Introduction
1. 실험 목적
이번 실험에서는 드라이 아이스를 사용해서 플라스크를 이산화탄소 기체로 채우고, 플라스크의 무게 변화와 플라스크의 부피를 사용해 이산화탄소의 분자량을 결정한다. 이 때 실험에서 얻은 값을 바탕으로 이상 기체 방정식을 사용해 이산화탄소의 분자량을 구해보고, 공기의 밀도와 비교하여 이산화탄소의 분자량을 구해본 뒤 두 값을 비교해본다. 또한, 타이곤 튜브에 드라이 아이스를 넣고 높은 압력에서의 상변화를 관찰해 본다. 이 과정을 통해 이상기체 방정식, 아보가드로의 원리를 학습한다. (1)

2. 실험 배경
1) 분자와 분자량
화학 화합물은 궁극적으로 원자의 집합체이다. 예를 들어, 메탄은 각각 1개의 탄소와 4개의 수소 원자로 구성된다. 이 때 어떻게 메탄 1몰의 질량을 계산할 수 있을까? 각 CH4 분자는 1개의 탄소 원자와 4개의 수소 원자를 포함하고 있기 때문에, CH4 분자 1몰은 1몰의 탄소 원자와 4몰의 수소 원자를 포함하고 있다. 메탄 1몰의 질량은 이를 구성하는 탄소와 수소의 질량을 합하면 알 수 있다.
1몰 탄소의 질량 = 12.01 g
4몰 수소의 질량 = 4 * 1.008 g
1몰 메탄의 질량 = 16.04 g
16.04g는 메탄 분자 1몰의 질량이며, 이를 메탄의 분자량이라고 부른다. 따라서 분자량은 분자성 화합물 1몰의 질량을 그램 단위로 나타낸 수치이다. 단위는 (g/mol)이지만 보통 단위를 사용하지 않는다. 물질의 분자량은 위에서 메탄에 대해 계산했던 것처럼 구성 요소 원자의 질량을 합함으로써 얻어진다. 분자성 화합물이 아닌 이온 화합물 같은 경우에는 분자량 대신 화학식량을 사용한다. 이 때, 분자량은 몰질량과는 다른 것이다. 몰질량은 분자가 아닌 물질이라도 그 물질 1몰의 질량을 나타낸다. (2)

2) 기체 법칙들
① 보일의 법칙 (P ∝ V^(-1))
기체에 대한 최초의 정량 실험은 로버트 보일에 의해 수행되었다. 보일은 자신의 집에 J자 모양의 튜브를 설치하였고, 이를 사용하여 밀폐된 공간에 있는 기체의 압력과 부피 사이의 관계를 연구했다. 보일은 실험으로 얻은 값을 통해 다음과 같은 식을 도출해 냈다.
PV = k
이것은 보일의 법칙이라고 불리며, 여기서 P는 압력, V는 부피이며, k는 특정 온도에서 주어진 기체의 양에 따라 달라지는 상수이다. 이 식으로부터 압력과 부피는 반비례한다는 식도 도출해낼 수 있다.

참고 자료

김희준(2010). 일반화학실험. 자유아카데미. 21.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 77.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 167-169.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 170-171.
세화 편집부 (2001), 화학대사전, 세화, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5663025&cid=62802&categoryId=62802.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 172.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 173-174.
세화 편집부 (2001), 화학대사전, 세화, https://terms.naver.com/entry.naver?cid=62802&docId=5662811&categoryId=62802.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 422-424.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 425-427.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 198-201.
Steven Zumdahl, Susan Z, Donald J (2017), Chemistry (10th ed.), Cengage Learning, 385-386.