일반화학실험 | 이산화탄소의 헨리 상수 측정

 

 

 

TIP

 

 

드라이아이스를 증류수에 녹여 1기압의 이산화탄소(CO₂) 기체와 평형을 이룬 것으로 생각할 수 있는 탄산수를 만들고, 수산화나트륨(NaOH)용액을 이용한 산, 염기 적정을 통해 헨리상수를 구하는 것이다

 

 

 

헨리의 법칙

헨리의 법칙(Henry's Law)은 온도를 통제한 상황에서의 용매에 녹는 기체의 몰수와 질량은 그 기체의 압력, 즉 분압에 비례한다는 것이다. 헨리의 법칙은 물에 대한 용해도가 크지 않은 기체에 대해서 적용된다. 만약 SO₂, H₂S, NH₃, HCl, HF와 같은 극성분자들에 헨리의 법칙을 적용한다면 그 오차가 커지게 된다. 이 법칙은 각 기체의 분압에 비례하는 것으로, 혼합기체에서도 해당기체의 분압만으로 고려하면 된다.

 

친숙한 예로서 탄산음료를 처음 개봉할 때 이산화탄소의 용해도가 변하는 것을 들 수 있는데 이 현상에 대한 정성적 설명은 여러 문헌에서 찾아볼 수 있지만 이를 정량적으로 분석한 실험 결과를 담은 서적을 찾는 것은 쉽지 않다. 따라서 본 실험은 용액의 표준화와 같은 실험적 기법을 학습할 뿐만 아니라 이산화탄소 포화 용액을 만들고 헨리 상수를 측정하므로서 기체 용해도의 압력 의존성에 대해 정량적인 분석을 수행하고, 실험과 관련된 기초화학적인 지식을 심화시키는데 그 목적을 두고 수행하였다.

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실험 방법

실험 1. NaOH용액의 표준화

1) NaOH를 물에 녹여 약 5mM농도의 용액을 만든다(물론 NaOH의 조해성으로 인해 정확한 농도를 만들 수 없다).

 

2) 뷰렛속에 농도를 모르는 NaOH용액을 넣고 뷰렛 아래에는 50mM KHP 5㎖와 페놀프탈레인 1～2방울을 넣은 용액이 들어있는 비이커를 장치한다.

 

3) 스톱콕크를 이용하여 비이커 속의 용액이 분홍색이 될 때까지 잘 흔들어주며 적정한다.

4) 가해준 NaOH의 부피를 기록한다.

 

실험 2. 이산화탄소의 헨리상수 측정

1) 바이알에 증류수 5㎖와 페놀프탈레인 1～2방울을 넣고 드라이아이스를 잘게 부수어 한조각을 넣는다.

 

2) 드라이아이스를 넣고 흰색 연기가 어느 정도 빠져나가면, 뚜껑을 씌우고 손으로 바이알을 감싸 온도를 25℃가 되도록 한다.

 

3) 드라이아이스가 다 녹고나면 뷰렛 밑에 놓고 적정을 시작한다.

 

4) 적정하기 전의 탄산용액의 온도를 재고, 뷰렛의 NaOH용액으로 적정을 한다.

 

5) 스톱콕크를 이용하여 비이커 속의 용액이 분홍색이 될 때까지 잘 흔들어주며 적정한다. 이 때 너무 세게 흔들면 수용액 속의 가 튀어나오거나 기체가 바이알에서 빠져나올 수도 있으므로 조심스럽게 흔들어준다.

 

6) 가해준 NaOH의 부피를 기록한다.

 

 

[일반화학실험]이산화탄소의 헨리상수

 

 

[일반화학실험]이산화탄소의 헨리 상수 측정 레포트