[서울대학교 화학실험] 여러가지 기체의 법칙

소개글

[서울대학교 화학실험] 여러가지 기체의 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Abstract
2. Introduction (도입)

본문내용

할 때, 분자는 무작위적인 운동을 하며, 뉴턴의 운동법칙을 따른다. 그리고 각 기체 분자는 완전 탄성 충돌을 한다. 따라서
dP =2mvi, F = 2mvi / dt = 2mvi / 2L/vi (s = vt 이므로) = mvi^2/L 임을 알 수 있다.
P = F/A = mvi^2/L/A = mvi^2/V 따라서 PV = mvi^2 (P는 압력, V는 부피)이다.
이 때, 여기서 질량이 인 분자가 #개가 있다고 하면 n(몰수) = N#(분자수)/NA(아보가드로수) 이므로 PV = N#mvi^2 = nRT 를 만족한다.
그리고 실제 분자는 3차원 무작위 운동을 하므로 v^2 = vi^2 + vj^2 + vk^2 =3vi^2, 따라서 vi^2 = v^2/3 이다.
즉, PV = n *NA * mv^2/3 = nRT
n * Mv^2 /3 = nRT
Mv^2 /2 = 3/2 * RT =Ek
v = sqrt(3RT/M)
따라서 분출속도는 분자량의 제곱근에 반비례한다는 그레이엄의 법칙을 유도해낼 수 있다.
(3) 이상기체 상태방정식에 대해 논하시오.
이상기체 상태방정식은 PV=nRT로 표현되며, 보일의 법칙, 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙 이 모두 적용되어 있는 법칙이다.
먼저, 이상기체란 Introduction-(1)의 ① ~ ⑤ 의 조건을 만족시키는 기체이다. 이상 기체 방정식은 실험으로 측정한 거시적 행동과 구성 분자의 구조 및 상호작용을 연결시킨 최초의 예이며, 상태를 완전히 설명할 수 있는 법칙이 없는 다른 상(고체, 액체 등)들과는 달리, P, V, n, T 라는 네 가지 변수만을 통해 상태를 서술할 수 있어 기체 분자 운동론의 기본이 된다.
이 방정식의 등장으로 인해 기체에 관한 연구가 더욱 활성화되었으며, 현대에는 반 데르 발스 식, Peng-Robinson 방정식 등 실제 기체의 상태를 좀 더 정확하게 서술하기 위한 노력이 계속되고 있다.
(4) 이번 실험에서는 HCl과 NH3의 확산을 관찰하였습니다. 두 분자의 반응식을 쓰고 만약 H 대신에 Deuterium을 쓴다면 확산 속도가 어떻게 바뀔지 서술하시오.
HCl(aq) + NH3(aq) -> NH4Cl(s)
만약 H 대신에 Deuterium을 쓴다면 NH3의 분자량은 17.03보다 증가한 18.03 즉, 분자량이 증가하게 된다. 따라서 그레이엄의 법칙에 따라 유출속도는 분자량의 제곱근에 반비례하므로 분자량이 커지면 확산 속도는 느려지게 된다.

키워드

서울대학교,   화학실험,   고득점,   보고서,   여러가지 기체의 법칙