물리화학실험 | 기체 분자량 측정 - 극한 밀도(Regnault)법

 

 

 

TIP

 

 

본 실험의 목적은 기체의 밀도를 압력 함수로 측정하여 압력이 0에 접근할 때의 기체의 분자량을 계산하는데 있다.

 

 

 

이상 기체, 완전 기체(ideal gas, perfect gas)

이상 기체의 식에 따르는 가상적 기체이다. 즉 보일-게이 뤼삭의 법칙, 줄-톰슨의 법칙, 르뇨의 법칙에 완전히 따르는 기체이다. 일찍이 영구기체라고 불리었던 기체는 비교적 이상 기체에 가깝다. 통계 역학적 입장에서 보면 이상기체라는 것은 분자의 부피 및 분자간의 상호 작용을 무시할 수 있는 기체에 상당한다. 이상 기체를 완전 기체라고 하는 데 대해 이상 기체의 식에 따르지 않는 기체를 불완전 기체라고 한다. 실제로 우리가 관측하는 기체(실재 기체)는 불완전 기체이지만 모든 실재 기체는 고온 및 저압이 되면 될 수 있는 한 이상 기체에 가까운 거동을 나타내게 된다.

 

 

기체 상수 (R)

보일 - 샤를의 법칙에 의하면 기체의 압력, 부피, 절대온도와의 관계에 의해서 나타난다. 아보가드로의 법칙에 의하면 기체 1㏖의 부피는 등온, 등압에서 종류에 관계없이 일정한 값을 가지므로, 이상기체 1㏖을 택했을 경우, 비례상수는 기체의 종류에 관계없는 상수이자 기체상수로서 다리 보편기체상수라고도 한다. 그 값은 8.20562×10⁷ erg.K/㏖이다. 기체상수를 분자량으로 나눈 값 즉, 단위 질량에 대한 값을 비기체상수라 할 때도 있다. 기체상수를 몰분자수로 나눈 분자 1개당 기체상수는 볼츠만 상수이다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 공기를 채운 기체 플라스크를 화학 천평에 단다. 다음에는 플라스크를 진공장치에 연결하여 진공을 만든다.

 

2) 플라스크를 닦아 지문을 없앤 후 다시 무게를 잰다.

 

3) 실온과 대기압에서의 밀도를 찾고 이 밀도를 써서 플라스크 부피 계산.

 

4) 기체 플라스크를 다시 진공장치에 연결하고 실험에 사용할 물질을 채운다. 시료는 플라스크 내의 압력이 약 1기압이 되도록 채운다.

 

5) 마노미터의 양쪽관의 수은주 높이를 읽는다. 플라스크를 진공장치에서 제거하여 유리 연결기를 깨끗이 닦고, 화학천평에 무게를 단다.

 

6) 플라스크를 다시 진공장치에 연결하고, 플라스크 속의 압력을 약 0.85기압 정도 까지 감소시킨다. 전과 같이 액주 압력계 양쪽관의 수은주 높이를 읽고 플라스크를 제거한 다음 깨끗이 닦고 무게를 잰다.

 

7) 압력을 약 0.65기압, 0.4기압 및 0.25기압으로 하여 실험을 되풀이 한다.

 

 

 

[물리화학실험]기체 분자량 측정 - 극한 밀도(Regnault)법 레포트