[실험보고서] 분자량 측정

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[실험보고서] 분자량 측정에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

비중, 끓는점을 나타낸 것이다[9].
2. Experimental
2-1. 기구 및 시약
Victor Meyer 장치, 시료를 담는 Victor Meyer 작은공들, 1℃간격으로 눈금이 있는 100℃ 온도계, 소형 버어너, 철제 받침대, 클램프, 에테르, 클로로포름, 벤젠이다.
2-2. 실험절차
우선 Victor Meyer 장치를 설치한 후 바깥통 안에 물을 깊이 10cm정도 채운다음 알콜램프로 바깥통 안에 물을 끓였다. 물을 끓이고 있을 동안 작은 공의 무게를 재고 작을 공을 살짝 가열하여 시료가 담긴곳에 한쪽 주둥이를 넣었다. 팽창되었던 공기가 응축되면서 시료를 빨아들였다. 이런식으로 여러개의 작은공에 클로로포름과 벤젠을 넣었다.담은 후에 각각의 무게를 측정하였다. 기체뷰렛과 수준 맞추는 물통안의 물의 높이를 일정하게 맞추고 기체뷰렛의 눈금을 읽었다. 바깥통의 물이 끓기 시작한 후 2～3분 정도 충분히 끓었을 때 증발관 안에 시료가 담긴 작은 공을 파괴를 하면서 넣었다. 액체시료는 점점 기화하여 물의 끓는점(1 atm, 100℃)이되기까지 점점 팽창하였고 이것을 기체 뷰렛 안의 물이 서서히 내려가는 것으로 확인할 수 있었다. 그 내려가는 물높이에 맞추어 수준 맞추는 물통 안의 물의 높이도 그 높이에 맞추어 내려 주었다. 그리고, 기체 뷰렛 안의 물의 변화가 없을 때까지 기체 뷰렛 안의 물과 수준 맞추는 물통 안의 물의 높이를 맞추어 주었다. 변화가 더 이상 없을 때 그 눈금을 측정하였다. 이런식으로 클로로포름과 벤젠을 시료로 사용하여 각 시료마다 3회이상 측정을 하여 가장 계산값과 비슷하게 나온 측정값만 기록하였다.
3. Results & Discussion
3-1. Raw data
Table 2. 시료 무게 및 시료 부피
빈 작은공 무게(g)
시료 든
작은 공 무게(g)
시료의
무게(g)
뷰렛 안의
부피(ml)
클로로포름
0.36
0.41
0.05
10.9
벤젠
0.37
0.41
0.04
12.3
Table 2 로부터 실험의 시료의 무게를 알 수 있었는데, 시료를 넣은 작은공의 무게에서 처음 측정한 작은 공의 무게를 빼서 계산하였다. 클로로포름은 0.05g, 벤젠은 0.04g이었다. 부피에서는 클로로포름 10.9ml, 벤젠 12.3ml이었다.
3-2. RESULTS
실험에서 나온 Raw data(Table 2)를 이상기체 상태방정식에 대입하여 시료의 분자량 값을 계산하여, 여기서 나온 실험값과 시료의 분자량 값을 비교하여 보았다.
Table 3. 시료의 분자량 이론값과 실험값
시료의 종류
이론값
실험값
클로로포름
119.38
140.36
벤젠
78.11
99.507
Table 3은 Table 2에서 측정한 부피 변화량 값을 가지고 이상기체 상태방정식의 변형식인 다음 식에 대입하여 분자량(실험값)을 계산하였다.
여기에서 와 의 값이 Raw Data에 나와있고 기체상수 은 듯이, 는 바깥통과 증발관 안의 온도가 같으므로 물의 끓고 있으므로 물의 끓는점인 373.15, 는 대기압(1)이라 가정하고 대입하여서 기체의 분자량()을 얻었다.
클로로포름의 분자량(실험값) :
벤젠의 분자량(실험값) :
위의 Table 3에서 보면 실험으로 측정한 분자량이 이론값 분자량보다 크게 나왔다.
3-3. DISCUSSION
이번 실험은 Victor Meyer 장치를 이용하여 휘발성 물질의 분자량을 이상 기체 방정식 PV = nRT 을 이용하여 정확한 값이 아닌 대략적인 값을 구해 보는 실험이었다. 실험에 사용되는 시료는 미소량을 사용하기 때문에 이번 실험은 정확성과 정밀함을 요구하는 실험이었다. 그런 것을 요구하는 실험인 만큼 오차가 발생할 우려가 많은 실험이었다.
먼저 이상 기체 방정식으로 알고 있는 분자량을 가지고 시료가 100℃에서 얼마의 부피를 가지는지 대략 계산하여 작은 공 넣어야 할 시료의 무게를 대략 계산해 냈다. 하지만 실제로 측정된 무게를 실험을 통하여 부피를 측정했을 때는 이론적으로 계산한 부피보다 작게 측정되었다. 이러한 결과가 나온 오차의 원인을 찾아 보면 실험값을 계산할 때 가정한 대기압 1 atm으로 가정 했는데 실험실의 기압은 1atm이 아니였을 것이고, 시료의 온도 또한 물의 끓는점(100℃)라고 계산을 했는데 증발관 아래쪽은 바로 가열된 부분이라 100℃라 봐도 무방하지만 관의 윗부분은 바깥의 차가운 공기에 의해 100℃보다 낮은 온도 였을 것이다. 특히 기체의 부피는 액체나 고체의 부피보다 온도와 압력의 영향을 많이 받는데 바로 이 정확하지 않은 온도와 압력으로 인하여 계산하여 구한 부피보다 작게 나왔으리라 예상했다. 그리고 시료가 휘발성이 큰 물질이기 때문에 작은 공을 파괴하여 증발관에 넣을 때 그 순간적으로 시료가 증발했을 것이다.
실험시 압력에 관해서 압력의 측정을 기체 뷰렛 안의 물의 높이와 수준 맞추는 물통 안의 물의 높이를 맞춤으로써 압력이 대기압과 같다는 결과를 얻기 위해 실험을 그렇게 하였지만. 특별한 고정 장치 없이 실험을 진행하다보니, 시료가 증기로 변해감에 따라 기체 뷰렛 안의 물의 높이가 낮아짐에 따라 수준 맞추는 물통 또한 같은 수위로 내려가야 하는데, 눈으로 측정하는 것이라 정확성에 문제가 있을 것이라 생각이 들었다.
앞에서 말했듯이 소량으로 측정하는 실험이므로 정밀을 요하는 실험이였다. 좀더 정확한 데이터를 위해서는 대기압 측정장치와 기체의 온도를 전체으로 같게 하고 파괴할 때 파괴장치를 이용하여 실험을 한다면 이론값의 분자량과 거의 똑같은 값이 나오리라 예상한다.
REFERENCES
1. http://100.empas.com/entry.html/?i=79548&v=&Ad=photorental.
2. http://bcjeon.netian.com/학습자료/과학자/보일.htm
3. http://pjs310.hihome.com/과학자/샤를.htm
4. http://www.chemscript.net/cal/chemlaw/chemlaw.php14
5. http://100.naver.com
/100.php?id=126466&cid=AD1033036743044&adflag=1
6. http://www.ezchem.pe.kr

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