액체의 분자량 측정

소개글

액체의 분자량 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Procedure

2. Data sheet

3. Description

4. Result

5. Discussion

6. Reference

본문내용

의 부피였다. 증발관 고무마개를 열고 10분정도 가열하여 증발관 내 에터가 다 증발시켰고 다시 똑같은 방법으로 실험을 했다. Diethylether 1차 주입 시 사용한 시료의 질량은 0.42g, 실험 시 증발관 내 온도는 35℃였고 실험을 알아 낸 생성된 기체가 밀어낸 물의 부피 즉, 기체의 부피는 0.115L 였다. 이 값들을 식에 대입하여 M값 91.763g/mol을 알았다. Diethylether 2차 주입시에도 같은 방법으로 실험을 진행하여 M값 96.969g/mol을 구했다.
실험실의 환경은 온도가 26℃, 습도가 51%, 기압이 764.6mmHg로 기압은 atm 단위로 바꾸어 주었고 습도는 100%로 보정해주었다. 기체 생성물의 부피만큼 물을 밀어낼 때 물의 증기압 때문에 오차가 생길 수 있다. 증기압이란 액체 또는 고체에서 증발하는 압력으로, 증기가 고체나 액체와 동적평형상태에 있을 때의 포화증기압을 말한다. 같은 물질이라도 온도가 높아지면 증기압이 높아진다. 증발관 속에 있는 공기가 습도 100%라면 보정할 필요가 없지만 실험실 내 습도는 51%이므로 100% 습도로 가정하는 과정은 반드시 필요했다. 즉, 포화증기압을 만족할 때가 바로 포화수증기량만큼의 수증기가 있을 때이다. 보정을 하기 전 실험값은 Diethyleter 1차 주입 시 91.763g/mol, 2차 주입 시 96.969g/mol 이었지만 물의 증기압에 대한 보정을 한 후 계산을 해주니 Diethyleter 1차 주입 시 78.967g/mol, Diethyleter 2차 주입 시 83.448g/mol로 오차가 16~18% 이상 감소했다. 이러한 사실로 물의 증기압이 이상기체 방정식을 사용하여 물질의 분자량을 계산하는데 영향을 미친다는 사실을 유추할 수 있었다.
2) 오차의 원인
① 이상기체 방정식의 조건을 따르지 않음 : 실험 Data를 이용해서 Diethyleter 분자량을 구할 때 사용한 식은 의 변형 식 였다. 이상기체법칙을 따르는 기체는 구성분자들이 모두 동일하며 분자의 부피가 0이고, 분자간 상호작용이 없는 가상적인 기체이다. 실제의 기체들은 충분히 낮은 압력과 높은 온도에서 이상기체와 거의 유사한 성질을 나타내지만 실험실에서 사용하는 기체는 이러한 조건을 만족하기 어렵다. 따라서 근본적으로 0%의 오차율을 만족하기 힘들다.
② 증발관 내 온도가 변화했다. : 증발관 내 온도가 에터의 b.p에 도달하면 이 때의 온도를 기록해놓고 구멍이 뚫리지 않은 고무마개로 갈아 끼웠는데 이 과정에서 온도가 변했을 수도 있고 Diethyleter b.p 이상이기 때문에 증발해서 무게에 변화가 생겼을 수 있다. 식에 적용할 때 초기 값과 변화가 생긴 값들은 오차를 유발할 것이다.
③ 주사기를 고무마개에 꽂아 시료를 주입 후 시료 주입 동시에 수준기를 뷰렛보다 빠르게 내려 둘의 수면을 맞추는 과정에서 수준기가 뷰렛의 높이보다 더 아래 있었기 때문에 둘의 수면을 맞출 때 뷰렛의 높이가 상승했다. 그렇다는 사실은 밀려난 공기의 부피에 변화가 생겼다는 것이고 이 값은 오차를 발생시켰다.
3) 더 알고 싶은 점
① 동적 평형
: 일정한 온도에서 밀폐된 용기에 액체를 넣어 두면 액체 표면에서 계속 증발이 일어나 기체 분자 수가 점점 증가하고, 이 기체 분자들 중 일부는 응축되어 다시 액체로 되돌아간다. 일정 시간이 지나면 증발하는 분자 수와 응축하는 분자 수가 같아져 겉으로는 증발과 응축이 일어나지 않는 것처럼 보이는데, 이를 동적 평형 상태라고 한다.
-증발과 응축의 동적 평형 : 증발과 응축의 동적 평형 : 증발 속도 = 응축 속도

그래프에서 알 수 있는 것 : 일정한 온도에서 증발 속도는 일정, 시간이 지날수록 증기 분자 수가 많아지므로 응축 속도도 점점 빨라짐, 시간이 지나면 증발 속도와 응축 속도가 같아짐
② 증기 압력의 크기
1. 물질의 종류에 따라 다름 → 같은 물질일 경우, 같은 온도에서 액체의 양과 관계없이 일정
2. 분자 간 인력이 작을수록 증기 압력이 큼 → 분자 간 인력이 작을수록 증발이 잘 일어남
3. 온도가 높을수록 증기 압력이 큼 → 온도가 높을수록 분자들의 평균 운동 에너지가 증가하여 분자 간 인력을 극복하고 증발이 잘 일어남
6. Reference
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1143912&cid=40942&categoryId=32233
http://study.zum.com/book/12381

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