[일반화학실험] 드라이아이스 - 아보가드로 법칙과 이상기체 상태 방정식을 이용하여 이산화탄소의 분자량을 구하는 실험

[일반화학실험] 드라이아이스 - 아보가드로 법칙과 이상기체 상태 방정식을 이용하여 이산화탄소의 분자량을 구하는 실험

1. Abstract
이 실험의 목적은 아보가드로 법칙과 이상기체 상태 방정식을 이용하여 이산화탄소의 분자량을 측정하는 것이다. 압력과 온도가 동일한 조건에서 기체 시료의 총 부피는 그 물질량에 비례하며 그 비례상수는 기체의 종류에 무관하며,

V= k * n
( 일정한 압력과 온도에서,
V=부피 , k=상수 , n=몰수 )

이라는 식으로 표현해 볼 수 있다. 이러한 결론을 Avogadro의 법칙이라고한다.
이상 기체 상태 방정식은

PV=nRT
(P=압력 , V=부피 , n=몰수 ,
R(기체상수)=0.082058 atm/mol.K , T=온도)

로 표현되며 보일과 샤를의 법칙에 의해 이끌어 낼 수 있다. 이상기체 상태 방정식에 대해서는 논의에 가서 자세히 살펴보기로 하겠다.

(n=몰수, w=질량, M=분자량)

이므로 이를 이상기체상태방정식에 대입하면

로 새롭게 나타낼 수 있으며, 질량, 온도 압력, 부피를 알면 분자량 M 을 구할 수 있다.

이산화 탄소가 물에 녹으면

CO2(ag) + H2O [-] H2CO3 [-] HCO3- + H+

의 반응식에 따라 수소이온과 탄산수소이온으로 된다. 이러한 반응식으로부터 물속의 HCO3- 와 H+ 의 몰수를 알아낼 수 있으며 수소이온의 몰수로부터 pH 를 계산해 낼 수 있다. 또 pH 변화는 양배추지시약의 색 변화로 눈으로도 확인 가능하다.

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