[화학및실험] (예비+결과) 기체의 확산법칙 확인 - 다양한 방법으로 분자량이 다른 기체들의 확산 속도를 측정하여 확산의 개념을 이해하고 Graham의 법칙을 확인한다

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 기체분자운동론
2) 확산과 확산 속도
3) Graham의 확산 법칙(Graham's law of diffusion)

3. 실험방법
(1) 산․염기 반응을 통한 기체 확산 속도 측정
(2) 분자량이 다른 염기성 물질의 기체 확산 속도 측정

4. 기구 및 시약

5. 참고 문헌

6. 실험 결과
(1) 산․염기 반응을 통한 기체 확산 속도 측정
(2) 분자량이 다른 염기성 용액의 기체 확산 속도 측정

7. 관찰과 결과 분석

본문내용

7.2
60
0.12
0.119
7. 관찰과 결과 분석
1. (1)번 실험에서 HCl과 NH₃의 확산 속도 비를 계산하고 HCl과 NH₃의 분자량을 이용하여 확산 속도 비의 이론값을 계산하여 오차를 계산해보자. (HCl 분자량 : 36.46 NH₃의 분자량 : 17.03)
HCl/NH₃
확산속도비
0.6154
분자량 확산속도 이론값
0.6834
오차
-0.068 (≒ 10%)
2. HCl/diethylamine 과 HCl/triethylamine 을 (1)번 실험과 같이 수행한다고 가정할 때 예상되는 이동거리와 확산 속도비를 각각 계산하여라. (HCl 분자량 : 36.46 diethylamine : 73.14 triethylamine : 101.19)
이동거리
확산 속도비(HCl/diethylamine)
80cm
HCl
46.89cm
1.416
diethylamine
33.11cm
HCl의 이동거리 =
diethylamine 의 이동거리 =
이동거리
확산 속도비(HCl/triethylamine)
80cm
HCl
49.99cm
1.666
triethylamine
30.01cm
HCl의 이동거리 =
triethylamine 의 이동거리 =
3. (2)번 실험에서 값을 계산해 보고 이와 같은 속도 차이가 나는 이유에 대하여 간단히 설명해보자. (v₁= NH₃의 평균 확산속도, v₂= diethylamine의 평균 확산속도, v₃= triethylamine의 평균 확산속도)
Graham의 확산 법칙에 의하면 같은 온도, 같은 압력에서 두 기체의 확산 속도는 기체의 밀도의 제곱근에 비례한다. 즉, 분자량이 클수록 속도가 느려지는 것이다.
NH₃의 분자량은 주어진 조건에서 17.03, diethylamine은 73.14, triethylamine은 101.19이다. 따라서 의 값을 가질 것으로 예상할 수 있다. 그리고 우리가 구한 역시 를 만족하고 있다.
다만, 확산 속도에 영향을 미치는 것은 분자량뿐만 아니라 온도와 농도도 있기 때문에 이 실험에서도 오차가 생겼을 가능성이 크다. 사람의 체온으로 인해 실험실의 온도가 일정하지 않았고 용액의 농도 또한 일정했다고 할 수 없다. 또한 PH paper의 길이를 측정함에 있어서도 모호한 경계 때문에 어려움이 있었다. 그리고 용액이 묻은 탈지면이 paper에 묻었을 가능성도 배제할 수 없다. 이 같은 점들이 보완되면 보다 참값에 가까운 데이터를 얻을 수 있을 것이다.

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