빅터마이어법 분자량측정

소개

빅터마이어법 분자량측정 실험 레포트

목차

실험제목
실험목적
실험원리 및 이론
실험기구 및 시약
실험방법
실험결과
논의 및 고찰
참고문헌

본문내용

『실험제목』 Victor Meyer (빅터마이어법)
『실험목적』
▶ 1878~1880년에 독일의 마이어가 발견한 분자량 측정방법의 하나로 기체로 변하기 쉽고 기체상태에서 물과 섞이지 않는 액체(CCl4)의 소량의 무게를 측정하여 이것을 일정 온도의 용기 안에서 물중탕을 통해 기화시킨 후 기화된 기체의 부피를 측정함으로써 이상기체 상태 방정식을 이용하여 실험에 사용된 물질의 분자량을 측정하기 위한 실험이다.
『실험원리 및 이론』
(1) Boyle`s Law
일정한 온도에서 기체 시료의 부피는 가해 준 압력에 반비례한다. 만약 압력이 두 배로 증가되면 부피는 1/2로 감소한다.
여기에서 V는 기체가 차지하고 있는 부피이고 P는 압력이다. 압력과 부피의 항을 방정식의 같은 항에 정리하면,
Boyle`s Law : PV = constant (일정한 양과 일정한 온도에서)
즉, 일정한 양과 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피의 곱은 일정하다.
(2) Charles` law
Celsius 온도(섭씨온도)에 대하여 선형으로 기체부피가 변했으므로 부피와 온도의 관계를 다음과 같이 표현할 수 있다.
V = a +bt
여기서 t는 섭씨온도이고 a와b는 직선에서 얻는 상수이다. 어느 기체나 t= -273.15에서 V=0이므로 a를 다음과 같이 쓸 수 있다.
0 = 273.15b +bt = b(t+273.15)
섭씨온도에 273.15를 더한 Kelvin온도척도는 다음과 같다.
K= ℃ + 273.15
Kelvin온도를 T로 쓰면 다음 식을 얻는다.
V = bT
이것이 Charles법칙이다. 이 식은 일정한 압력에서 기체의 종류에 관계없이 그 부피는 절대온도에 직접 비례함을 보여준다. 따라서 절대온도가 두 배가 되면 부피도 두 배가 된다.
위에 주어진 Charles법칙을 다른 모양의 식으로 바꾸면
Charles법칙 : V/T = constant (일정한 양과 압력 조건에서)
일정 압력에서 주어진 양의 기체에 대하여 부피를 절대온도로 나눈 값은 항상 일정하다.
● Victor Meyer법
휘발성 액체시료를 깨지기 쉬운 작은 유리구에 넣고, 온도가 액체의 끓는점 이상으로 일정하게 조절된 큰 용기 속에 떨어뜨리면, 시료를 담은 유리구가 깨지면서 시료 액체가 증발한다. 이때 생겨난 증기는 큰 용기 안에 있던 기체를 밀어내는데, 외부와 연결된 기체 뷰렛에서 그 부피를 측정한다. 뷰렛에 나타나는 기체의 부피는 온도차를 고려하여 생겨난 증기의 부피로 환산한다. 증기가 이상기체와 같은 부피-압력관계를 나타낸다고 가정하면,
PV=nRT PV=wRT/M M=WRT/PV
위의 식을 통해 분자량 M을 구할 수 있다.
(여기서 W는 시료액체의 질량, R은 기체상수, T는 증발실의 온도, P는 압력, V는 부피이다.)
이번 실험에서의 근본원리로서 이상기체방정식의 활용과 액화 사염화탄소의 분자량 측정 시 알아두어야 할 점에 대해 기숙해보겠다.
● 이상기체방정식의 적용
기체의 상태 (압력, 온도, 부피 등)들이 서로 어떤 관계인지를 나타내는 방정식으로써 이 실험에서 기본가정이며 근본 원리를 드러내주는 식이다. 실제기체의 방정식은 너무나 복잡하므로 기체를 이상기체라 가정하고 이 실험에서 분자량을 측정하기로 한다. 따라서 원리만을 이해하고 기본적은 관계를 알 수 있도록 우리는 이상기체라는 가정 하에 Victor Meyer법에서 이상기체방정식을 적용하기로 한다.
이상기체의 압력(P), 부피(V), 온도(T)의 관계를 나타낸 식이 이상기체상태방정식이다.
PV = nRT
여기서, n은 기체의 몰수로서 기체분자가 몇 개 인지를 나타내는 값이고, R은 기체상수이다.
따라서 위의 식에서 보면 n과 R은 변하지 않는 값으로 볼 수 있고,
PV ∝ T (부피와 압력의 곱은 온도와 비례한다.)
PV = WRT/M을 이용하여 최종적인 결과에 접근한다.

참고자료

· 물리화학실험, 대한화학회, 2002
· 물리화학 8판, 에트킨스, 2007
· 현대일반화학, Davis W. Oxtoby, 자유아카데미
· 일반화학, George M. BondnerHarry L. Pardue, 범한서적주식회사
· 브리태니커 백과사전