일반화학실험 | 마그네슘의 연소 반응을 이용한 산소의 원자량 결정

 

 

 

TIP

 

 

마그네슘의 연소 반응을 통하여 결합한 산소의 원자량을 구해낸다.

 

 

 

몰(㏖e)

국제계량단위계에 의한 7가지 기본단위 중에서 물질의 양을 나타내는 계량 단위. 기호는 ㏖, M 또는 ㏖e로 표시한다. 1몰은 원자량의 기준에 따라 탄소의 질량수 12인 동위원소 12C의 12g 중에 포함되는 원자의 수(아보가드로 수)와 같은 수의 물질 입자(원자·분자·자유라디칼·이온·전자)를 포함하는 물질의 집단(또는 그 집단의 질량 또는 전하)을 1몰로 정의한다.

 

예를 들면, 수소원자 1몰의 질량은 근사적으로 1.008g, 분자의 경우는 2.016g이다. 물질의 양으로서 몰은 1971년 제14차 국제도량형총회에서 국제계량단위계(SI)의 기본단위로 채택되고, 한국에서는 1982년 4월 7일 계량법시행령에서 처음으로 미터 ·킬로그램 ·초 ·켈빈 ·칸델라 및 암페어와 더불어 7가지의 기본단위인 법정(法定)계량단위로 설정되었다.

 

 

질량 보존의 법칙

화학반응의 전후에서 반응물질의 전질량(全質量)과 생성물질의 전질량은 같다고 하는 법칙. 질량불변의 법칙이라고도 한다. 1774년 프랑스의 화학자 A.L.라부아지에에 의해서 발견되고, H.란돌트(1908)와 L.외트뵈시(1909)에 의해 실험적으로 검토되어, 실험오차의 범위 내에서 충분히 성립된다는 것이 증명되었다. 즉, 화학반응의 전후에서 원물질(原物質)을 구성하는 성분은 모두 생성물질을 구성하는 성분으로 변할 뿐이며, 물질이 소멸하거나 또는 무(無)에서 물질이 생기지 않는다는 것이다.

 

다만, 아인슈타인의 상대성이론에 의하면, 반응열의 출입에 따르는 반응계의 에너지증감에 의해서 극히 미소하지만 반응계의 질량은 변화를 받으므로, 엄밀히 말하자면 이 법칙은 성립하지 않으며, 이런 뜻에서 이 법칙은 근사적인 법칙이라고 말할 수 있다. 그러나 방대한 반응에너지의 출입을 수반하는원자핵반응 등과는 달리, 보통의 화학반응에서는 계(系) 전체의 질량에 비해서 그 영향이 무시할 수 있을 정도로 작으므로 이 법칙은 성립되는 것으로 생각해도 무방하다. 사실상 란돌트의 실험에서는 항상 2×10-7∼10-8 정도의 오차로써 성립된다는 것이 확인되었다. 화학에서는 정량분석(定量分析)의 기본이 되는 중요한 법칙이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 증류수를 이용하여 도가니와 뚜껑을 닦고 물기를 닦는다.

 

2) 도가니와 뚜껑의 질량을 측정한다.

 

3) 마그네슘 리본 표면을 사포로 은색이 날 때까지 문지른 후 휴지로 닦는다. 그리고, 질량을 측정한다.

① 사포질 할 땐 반드시 종이를 깔고 실험하며 실험 후 반드시 청소할 것.

② 20㎝정도의 Mg 리본의 질량은 약 0.2g정도임.

 

4) 도가니에 마그네슘 리본을 넣고 뚜껑을 닫은 후, 링클램프 위에 고정된 삼각링에 도가니를 고정시키고 가열한다. 가열 시작부터 연소 시간을 잰다.

 

5) 2～3분이 지난 후부터는 도가니 집게를 이용하여 뚜껑을 여닫으며 빨갛게 타는지 관찰하고(뚜껑을 열어두지 말 것) 마그네슘 리본이 모두 희게 변하면 불을 끄고 시간 재는 것도 중지하고 실온에서 10분 식힌다. (연소 시간은 약 10～15분 정도가 소요된다.)

① 뚜껑은 가열 시작 후 2～3분 후부터는 30～40초 간격으로 여닫아야 함.

② 뚜껑을 열어도 마그네슘이 빨갛게 달궈지지 않을 때 가열을 중지함.

 

6) (도가니+뚜껑+연소된 마그네슘 리본)의 질량을 잰다.

 

7) 1～6의 과정을 반복하되 연소시간은 완전 연소 시간의 반으로 한다.

 

8) 1～6의 과정을 반복하되 연소시간은 20분(완전연소시간에 따라 조절가능)으로 한다.

 

 

 

[일반화학실험]마그네슘의 연소 반응을 이용한 산소의 원자량 결정 레포트