[화학공학과 화학공학 실험] Victor Meyer법 분자량 측정

소개글

Victor Meyer법 분자량 측정

ABSTRACT

실험의 목적은 Victor Meyer법을 사용하여 휘발성 물질의 대략적인 분자량 결정하는 방법을 공부하는 한편 유리기구 제작법을 익히는데 있다.
기체의 분자량에 대한 식은 이상기체식 (PV=gRT/M)으로부터 구할 수 있다.
주어진 온도T와 압력P에서 g그램의 기체가 차지하는 부피 V를 알면 이 식을 써서 기체의 분자량 M을 계산할 수 있다. R은 기체상수이다.
Victor Meyer법에서 질량을 알고 있는 일정량의 물질을 증발관으로부터 이 물질의 증기와 같은 부피의 공기를 배제시킬 수 있도록 증발시킨다. 이 배제된 공기를 물이나 수은 위로 수집하여 대기압과 알려진 온도에서 부피를 측정하면 된다.
이 실험은 Victor Meyer 작은 공안에 시료를 후에 기체 뷰렛과 수준 맞추는 물통 안의 물의 높이를 맞추고 Victor Meyer 작은 공을 깨뜨렸다. 그러면, 기체 뷰렛 안의 물이 서서히 내려가는 동안 그 내려가는 물높이에 맞추어 수준 맞추는 물통 안의 물의 높이도 그 높이에 맞추어 내려 주었다. 그리고, 기체 뷰렛 안의 물의 변화가 없을 때까지 기체 뷰렛 안의 물과 수준 맞추는 물통 안의 물의 높이를 맞추어 주었다. 변화가 더 이상 없을 때 그 눈금을 재면 된다.
실험의 결과 디-에틸에테르의 경우는 0.21g을 넣었고, 기체뷰렛의 부피 증가량은 20.5㎖이였고, 벤젠의 경우 0.058g의 경우 13.3㎖, 클로로포름의 경우 0.071g의 경우 15.1㎖증가하였다. 이 결과값을 이상기체 상태방정식에 대입하여 계산하면 각 시료의 분자량 값을 구할 수 있다. 클로로포름은 , 디-에틸에테르 , 벤젠 이 나왔다.
이론값과 많은 차이를 보이고 있다. 이렇게 결과값과 이론값이 많이 차이가 나게된 원인은 파괴장치를 준비를 하지 못하고, 실험을 진행을 시켰는데 인위적으로 작은 공을 파괴시킬 때 충격으로 인해 시료가 증발관 속으로 들어가지 않고 밖으로 빠져나가는 부분도 있었고, 또한 파괴 순간의 증기의 유출이 있지 않았나 생각이 들었다. 그리고 압력의 측정을 기체 뷰렛 안의 물의 높이와 수준 맞추는 물통 안의 물의 높이를 맞춤으로써 압력이 대기압과 같다는 결과를 얻기 위해 실험을 그렇게 하였지만. 특별한 고정 장치 없이 실험을 진행하다보니, 시료가 증기로 변해감에 따라 기체 뷰렛 안의 물의 높이가 낮아짐에 따라 수준 맞추는 물통 또한 같은 수위로 내려가야 하는데, 눈으로 측정하는 것이라 정확성에 문제가 있을 것이라 생각이 들었다.
이번 실험을 통해 막연히 알고 있었던 이상기체 방정식을 간단하지만, 실질적으로 적용해 보는 실험을 하게 되어서 좋았다.

목차

1. Introduction
1-1. 실험목적
1-2. 이 론
1-2-1. 분자량
1-2-2. 보일 (Robert Boyle, 1627～1691)
1-2-3. 샤를의 법칙
1-2-4. 아보가드로의 법칙(Avogadro`s law)
1-2-5. 이상기체(Ideal Gas)
1-2-6. 실제기체(Real Gas)
1-2-7. 이상 기체 방정식 (Ideal gas law)
1-2-8. 이상기체 방정식을 이용한 Victor Meyer 법의 분자량 측정
1-2-8-1. Victor Meyer 장치
1-2-8-2. 작은 공에 시료를 넣는 방법
1-2-9. 여러 가지 분자량 측정 방법
1-2-9-1. 삼투압(van`t hoff 식)을 이용한 분자량 측정
1-2-9-1-1. van`t hoff
1-2-9-1-2. van`t hoff 식
1-2-9-1-3. van`t hoff 식을 이용한 분자량 측정
1-2-9-2-2. 어는점 내림을 이용한 분자량 측정
1-2-9-2-3. 베크만 어는점 내림 측정장치와 베크만 온도계
1-3. 안전유의사항
1-4. 관련 물리상수

2. Experimental
2-1. 기구 및 시약
2-2. 실험절차

3. Results & Discussion
3-1. Raw data
3-2. RESULTS
3-3. DISCUSSION

REFERENCES

본문내용

1. Introduction
1-1. 실험목적
이 실험의 목적은 Victor Meyer법을 사용하여 휘발성 물질의 대략적인 분자량을 결정하는 방법을 공부하는 한편 유리기구 제작법을 익히는데 있다.
이 실험은 이상기체방정식의 여러 가지 응용들 중의 한가지를 설명해주고있다[1].
1-2. 이 론
1-2-1. 분자량
분자를 구성하는 원자의 원자량의 총합으로 나타낸다. 예전에는 원자량의 표준으로 산소원자를 16으로 하는 방식이 사용되었으나, 1964년 이후부터는 12C원자의 질량을 12로 하는 단위로 나타낸 분자의 질량을 사용한다. 그러나 엄밀하게 말하면 이 분자량의 분자의 실재가 확인된 물질에 대해서만 사용할 수 있다. 예를 들면, 산소는 그 분자가 O2라는 것이 알려져 있으며 따라서 그 분자량은 31.9988이고, 벤젠은 C6H6라는 분자의 존재가 알려져 있으며 그 분자량은 78.1147이다. 여기에 대하여 분자의 존재가 확실하지 않거나 또는 공유결합에 의하여 이루어진 거대분자에서는 일반적인 의미의 분자량이라는 말은 쓸 수 없으며, 다만 화합물의 화학식에 나타난 원자량의 총합을 취하여 이것을 분자량이라고 하는 경우가 있다.
예를 들면, 염화나트륨 NaCl의 결정에서 NaCl로 나타내는 분자는 존재하지 않지만, 그 식량(式量)은 NaCl=22.9898+35.453=58.4428이며 이 값을 분자량으로 한다. 분자량은 기체인 경우에는 이상기체의 상태방정식으로부터 그 대략의 값을 알 수 있고, 또 비휘발성 물질에서는 용액을 만들어 그 용액의 어는점내림 또는 끓는점오름으로부터 실험적으로 대략의 값을 구할 수 있다.
다시 원소분석에 의하여 그 물질의 실험식을 얻고 이 실험식과 위의 실험에서 얻은 대략의 값으로부터 분자식을 만든다. 이 분자식의 원자량의 총합을 정확한 분자량 값으로 한다. 그러나 분자량이 큰 고분자화합물에서는 광산란(光散亂)삼투압확산계수(擴散係數)침강속도(沈降速度)점성도(粘性度) 등을 이용하여 측정하지만 여러 가지 분자의 고분자가 공존하고 있기 때문에 평균분자량이 되는 경우가 많다[2].

참고 자료

. 신형식, 화학 공학 기초실험(Laboratony Manual), 전북대 환경 화학공학부, 실험 5번, P.18～22.
2. http://100.empas.com/entry.html/?i=79548&v=&Ad=photorental.
3. http://bcjeon.netian.com/학습자료/과학자/보일.htm
4. http://pjs310.hihome.com/과학자/샤를.htm
5. http://www.chemscript.net/cal/chemlaw/chemlaw.php14
6. http://100.naver.com
/100.php?id=126466&cid=AD1033036743044&adflag=1
7. http://www.ezchem.pe.kr
8.http://websearch.naver.com/search.naver?where=webkr&query=%BA B0%C0%DA%B7%AE%C3%F8%C1%A4&xc=&qt=df&f=all&r=&st=s &fd=1&start=11&display=10&domain=&dftf=&qf=1&qvt=0
9. Rovert H. Perry, Perrys Chemical Engineers Hand Book,
6th edition, Mc Graw-Hill, singapore, 1985