일반화학실험 | 에탄올과 부탄가스의 몰 질량 측정

 

 

 

TIP

 

 

1. 아보가드로의 법칙에 의하면 일정한 온도와 압력에서 같은 부피의 기체에는 기체의 종류와 무관하게 같은 수의 분자가 들어 있다고 한다. 이러한 아보가드로의 법칙과 이상기체의 상태방정식(PV=nRT)을 실제로 활용하여 에탄올과 부탄의 몰 질량을 알아 본다.
2. 기체 상태에서의 몰 부피를 이용하여 휘발성 화합물인 에탄올과 부탄가스의 몰 질량을 결정한다.

 

 

 

원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 그래서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 1몰에 해당하는 분자의 질량을 탄소원자 1몰의 질량과 비교하여 결정한다. 분자의 몰 질량을 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 그 중에서도 가장 간단하게 몰 질량을 측정하는 방법은 기체의 상태 방정식을 이용하는 것이다. 대부분의 기체는 상온, 상압에서 이상기체 상태 방정식을 만족하기 때문에 기체의 부피, 온도, 압력과 함께 용기를 가득 채우는데 필요한 질량 m을 측정하면 이상기체 상태 방정식으로부터 몰 질량 M을 구할 수 있다.

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실험 방법

1. 에탄올의 몰 질량 측정

1) 500㎖ 비커에 물을 350㎖정도 채우고 끓을 때까지 가열한다.

 

2) 가열하는 동안 깨끗하게 씻어 말린 100㎖ 둥근 플라스크, 알루미늄박, 파라 필름의 총 무게를 저울을 사용해 소수점 셋째 자리까지 정확하게 읽는다.(건조 시 오븐이용)

 

3) 플라스크에 약 3㎖의 에탄올을 넣고 알루미늄박으로 막은 뒤 파라필름을 사용하여 옆 부분을 고정 시키고, 스탠드에 세팅한다. (그림 참조)

 

4) 물이 끓으면, 플라스크를 비커의 바닥에 닿지 않을 정도로 물속에 깊이 넣는다. 이 때, 기체가 새어 나올 구멍을 알루미늄박에 바늘을 이용해 최대한 작게 뚫는다.

 

5) 플라스크 속의 액체가 모두 기화할 때까지 기다린다.(약 5～6분) 뚜껑에 뚫린 구멍을 옆에서 자세히 관찰하면 빛의 산란 때문에 기체가 새어 나오는 것을 관찰 할 수 있다.

 

6) 플라스크의 액체가 모두 기화하면, 플라스크를 끓는 물에서 꺼내 실온까지 식힌다.(이때, 플라스크는 매우 뜨거우므로 손으로 직접 만지지 않도록 주의한다)

 

7) 플라스크 바깥에 묻은 물은 수건을 사용해서 완전히 닦아낸다.

 

8) 완전히 말린 플라스크와 알루미늄박 뚜껑(파라필름 포함)의 질량을 다시 측정한다.

 

9) 플라스크를 깨끗하게 씻은 후에 증류수를 가득 채우고, 눈금 실린더 이용해 증류수의 부피를 읽는다.(부피가 100㎖가 넘으므로 스포이드를 이용해 정확한 값을 읽어 플라스크의 부피를 얻는다.)

 

10) 위 실험을 반복 한다.(총2회)

 

11) 몰 질량을 계산한다.

 

2. 부탄가스의 몰 질량 측정

1) 1000㎖ 비커에 증류수를 700㎖ 가량 채운다.

 

2) 100㎖ 메스실린더에 물을 가득 채운다. (찰랑거릴 정도까지)

 

3) 메스실린더에 공기가 들어가지 않도록 입구를 파라핀 필름으로 막고 뒤집어서 비이커에 담근 후에 핀셋을 이용하여 파라핀 필름을 제거 한다.

 

4) 준비된 라이터의 무게를 소수점 셋째 자리까지 정확히 읽어서 기록한다.

 

5) 가는 관을 준비된 일회용 라이터의 가스 나오는 부위에 결합시킨 후, 관의 반대편을 핀셋을 이용해 뒤집어져 있는 메스실린더의 안쪽에 위치시킨다.

 

6) 라이터 가스를 주입하기 시작해서 30㎖ 가량의 기체를 포집한 뒤 정확한 부피를 읽는다.

 

7) 실험 후, 라이터의 무게를 소수점 셋째 자리까지 정확히 읽어서 기록한다.

 

8) 위 실험을 반복한다.(총2회)

 

9) 몰 질량을 계산한다.

 

 

 

[일반화학실험]에탄올과 부탄가스의 몰질량 측정

 

 

[일반화학실험]에탄올과 부탄가스의 몰 질량 측정 레포트