물리화학실험 - Victor meyer 법에 의한 분자량 결정

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al gas equation, law of gases, gas law]
이상 기체의 조건을 기술한 식. 좁은 의미로는 보일-게이 뤼삭의 법칙 pV=nRT(p는 기체의 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도)를 나타낸다. 이것은 온도의 열역학적 눈금을 정의하는 중요한 식이다. 이것에서부터 열역학적 방법으로 유도된 줄-톰슨의 법칙(이상 기체의 내부 에너지는 온도만의 함수로 체적에는 의존하지 않는다) 및 르뇨의 법칙은 이상 기체를 정의하는 세 가지 조건이다.
-이상 기체, 완전 기체 [ideal gas, perfect gas]
이상 기체의 식에 따르는 가상적 기체이다. 즉 보일-게이 뤼삭의 법칙, 줄-톰슨의 법칙, 르뇨의 법칙에 완전히 따르는 기체이다. 일찍이 영구기체라고 불리었던 기체는 비교적 이상 기체에 가깝다. 통계 역학적 입장에서 보면 이상기체라는 것은 분자의 부피 및 분ㅈ간의 상호 작용을 무시할 수 있는 기체에 상당한다. 이상 기체를 완전 기체라고 하는 데 대해 이상 기체의 식에 따르지 않는 기체를 불완전 기체라고 한다. 실제로 우리가 관측하는 기체(실재 기체)는 불완전 기체이지만 모든 실재 기체는 고온 및 저압이 되면 될 수 있는 한 이상 기체에 가까운 거동을 나타내게 된다.
-기체 상수 (R)
보일 - 샤를의 법칙에 의하면 기체의 압력, 부피, 절대온도와의 관계에 의해서 나타난다. 아보가드로의 법칙에 의하면 기체 1mol의 부피는 등온, 등압에서 종류에 관계없이 일정한 값을 가지므로, 이상기체 1mol을 택했을 경우, 비례상수는 기체의 종류에 관계없는 상수이자 기체상수로서 다리 보편기체상수라고도 한다. 그 값은 8.20562 * 10 erg.K/mol이다. 기체상수를 분자량으로 나눈 값 즉, 단위 질량에 대한 값을 비기체상수라 할 때도 있다. 기체상수를 몰분자수로 나눈 분자 1개당 기체상수는 볼츠만 상수이다.
-기체 분자 운동론
원자가 서로 결합하여 분자를 생성한다는 개념이 확고히 되면서 기체의 성질을 연구하던 사람들은 기체는 대단히 빠른 속도로 용기의 벽과 기체 분자들 상의 충돌이 일어나 무질서하게 운동하는 입자로 되어 있다고 생각하였다. 따라서 기체의 성질을 설명하기 위해서는 다음과 같은 가정 하에서 기체의 운동론을 생각하였다.
1. 기체는 대단히 작고 구형으로 된 많은 수의 입자로 구성되어 있다.
2. 기체의 운동은 Newton의 운동 법칙을 따르며 기벽의 충돌은 탄성 충돌로 본다.
3. 입자들은 운동에너지를 가지며 이들은 평균에너지는 절대온도에 비례한다.
4. 기체 입자들 간에는 인력이 무시된다.
-빅터 마이어법 [Victor Meyer's method]
기화하기 수운 액체의 증기 밀도를 측정하여 분자량을 측정하는 방법. 1878년 V. Meyer가 고안했다. 장치를 그림에 나타낸다. A 액체(시료액체보다 끓는점이 높은 액체를 이용한다)를 끓이고, B 속을 일정 온도 T로 한 후 무게를 단 시료(mg)를 B 속으로 낙하시켜 파쇄하고, 기화시켜 B 속의 공기를 몰아내며, 그 공기를 일정 압력 p 아래서 부피 V'를 가스 뷰렛에서 읽고 이 공기의 부피 V'를 온도 T에서의 값 V로 환산하면, 이것은 시료 기체의 부피와 같기 때문에 분자량 M은 다음 식에 의해 구할 수 있다.
(R : 기체 상수 , m : 시료의 질량)
이 방법은 그 후 개량되어 금속 원소, 염류 등의 비휘발성 물질의 증기 분자량 측정에도 이용할 수 있게 되었다.
10. Reference
- 화학대사전7 / 김창홍 외 5인 / 도서출판 세화(2001)
- 화학대사전4 / 김창홍 외 5인 / 도서출판 세화(2001)
- 열역학 / 이덕수 외 2명 / 삼경문화사

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