일반화학실험 | 기체 확산 속도 - Graham의 법칙

 

 

 

TIP

 

 

1. 염산 기체와 암모니아 기체의 확산 속도를 비교하고, 그레이엄의 법칙에 적용해본다.
2. pH 시험지의 색변화를 통해 기체의 확산 속도를 비교 할 수 있다.
3. 밀도 또는 분자량이 다른 두 기체(염산기체와 암모니아기체)의 확산속도를 측정하여 비교하고 그레이엄(Graham)의 법칙에 적용해 본다.

 

 

 

분자운동(Molecular motion)

물질을 이루는 분자들의 움직임을 말하며, 물질의 상태가 고체일 때 액체일 때 기체일 때에 따라서 움직임의 정도가 달라진다.

 

1) 고체·액체의 분자운동

고체나 액체는 기체에 비하면 분자들의 움직임이 적다. 그러나 고체라 하여 전혀 분자운동이 없는 것은 아니며 단지 분자 사이의 인력이 강해 제자리에서 약한 진동운동을 하는 것으로 알려져 있다.

 

액체의 경우 기체보다는 훨씬 움직임이 적지만 고체보다는 비교적 자유롭게 운동하며 액체상태에서 온도가 조금만 올라가면 분자운동이 매우 활발해진다. 증발 현상은 분자가 운동하고 있다는 증거이며, 잉크가 물속에 퍼져나가는 액체 속에서의 확산현상도 액체상태에서의 입자운동이다. 물 표면에 떨어진 꽃가루의 불규칙한 움직임을 통해 물 분자와 꽃가루의 충돌로 인한 것임을 증명한 '브라운운동'도 분자 운동의 좋은 예이다.

 

2) 기체의 분자운동

기체는 분자 사이의 인력이 거의 작용하지 않기 때문에 고체, 액체에 비하면 매우 활발하게 움직인다. 압력은 기체분자가 활발하고 자유롭게 운동하면서 용기의 벽에 부딪칠 때에 나타난다. 따라서 기체의 압력은 기체 분자운동이 활발해져 벽면에 충돌하는 횟수가 많을수록 커진다.

 

기체의 압력, 부피, 온도 사이의 상관관계를 법칙으로 나타낸 것이 있는데, 기체의 압력과 부피사이의 관계를 나타낸 '보일의 법칙'은 온도가 일정할 때 기체가 압력을 받으면 부피가 그에 비례하여 줄어드는 반비례관계임을 나타내며, '샤를의 법칙'은 압력이 일정할 때 기체의 부피가 온도에 비례하여 증가함을 나타낸다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 유리관을 스탠드와 클램프를 이용하여 수평으로 맞춘다.

 

 

2) HCl과 NH₄OH 용액을 솜에 적신 후 유리관 안으로 넣어준다.(이때, 유리관이 기울어지지 않았는지 다시 확인하고, 두 솜을 동시에 막아야 한다.)

 

3) 유리관 내부에 흰색 띄가 형성될 때까지의 시간을 재고, 자를 이용하여 HCl과 NH4OH을 적신솜으로 부터의 거리를 잰다. 이때, 솜의 중간부터 길이를 잰다.

 

 

 

[일반화학실험]기체 확산 속도 - Graham의 법칙 레포트