일반화학실험 | 비중병을 이용한 액체의 비중 측정

 

 

 

 

TIP

 

 

1. 임의의 온도에서 물질의 순도를 확인할 수 있는 고유정수인 비중을 측정한다.
2. 물체가 갖고 있는 부피당 무게를 표준이 되는 물질의 무게와 비교함으로써 서로 다른 물질별로 무게의 정도를 가늠할 수 있고, 체적에 대한 무게의 비를 구하면 모든 물질에 대한 밀도를 알 수 있으며, 이와 같은 이론과 기구를 사용하여 비중을 측정하고 비교하여 본다.

 

 

 

비중(比重, Specific Gravity)이란 표준 물질에 대한 어떤 물질의 밀도의 비로 일반적으로 고체와 액체의 경우 표준 물질로 4℃의 물의 밀도(1kg/ℓ)를 이용하며 기체의 경우는 0℃, 1기압에서 공기의 밀도(1.29g/ℓ)를 사용한다. 비중은 순수물질 고유의 물성이며 이를 통하여 미지 물질의 확인, 화학 반응의 진행 정도, 용액의 농도 확인 및 분체의 입도 분포 파악등에 사용되는 물성이다. 비중은 밀도의 비(ratio)이므로 단위없이 숫자로만 표현된다.

 

고체의 비중은 아르키메데스의 원리에 따라 부력법으로 측정되는 것이 일반적이며 액체의 경우 비중병을 통한 방법과 부력법을 이용한 방법이 널리 사용된다.현재 시중에 다양한 종류의 전자식 비중계가 시판되고 있으며 공기 방울에 의한 보정 및 컴퓨터 프로그램을 이용한 보다 엄밀한 비중 측정이 이루어지고 있다. 여기에서는 실험실에서 가능한 액체의 비중 측정을 알아보겠다

 

 

밀도(Density)

일반적으로 고체 상태의 물질은 분자들이 매우 빽빽하게 모여 있는 상태이므로 밀도가 크다. 액체 상태의 물질은 고체 상태에 비해 분자간의 거리가 멀기 때문에 좀 더 큰 부피를 차지하고, 고체보다 작은 밀도를 갖는다. 기체 상태의 물질은 분자간의 거리가 매우 멀어 같은 수의 분자에 대해 차지하는 부피가 고체나 액체에 비해 훨씬 크다. 그래서 밀도가 매우 작은 편이다.

 

따라서 일반적으로 밀도는 고체 > 액체 >> 기체의 순이다. 물의 경우는 예외적으로 수소결합에 의해 고체의 부피가 액체의 부피보다 커 액체 > 고체 >> 기체 순으로 밀도가 크다. 고체나 액체의 경우 밀도는 온도나 압력이 변해도 거의 변화하지 않는다. 그러나 기체의 경우에는 온도가 올라갈수록 기체 분자의 운동이 활발해져 부피가 커지게 되고 따라서 밀도가 작아진다. 한편, 압력이 높아지게 되면 부피가 작아져 밀도가 커진다.

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실험 방법

(1) 비중병 및 비중계를 이용한 에탄올 비중 측정

1) 비중병과 100㎖ 메스플라스크를 세척 후 건조시킨다.

 

2) 건조시킨 비중병의 무게를 측정한다.

 

3) 에탄올 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%를 제조한다.

 

4) 비중병에 증류수를 채워 무게를 측정한다. (두가지 온도(25℃와 30℃)에서 측정)

 

5) 증류수 무게 측정 후 비중병에 제조한 에탄올 용액들의 무게를 측정한다.

 

6) 빈 비중병 무게, 증류수 + 비중병 무게, 에탄올용액+비중병 무게로 비중을 구한다.

 

 

 

[일반화학실험]비중병을 이용한 액체의 비중 측정 레포트