휘발성 액체의 분자량을 측정할 수 있는 방법

목차

물질의 분자량 측정
1. Abstract (요약)
2. Introduction (이론 및 배경)
3. Experimental (준비물 및 실험방법)
1) 준비물
2) 실험방법
4. Results (실험 결과 및 문제)
1) 측정 결과
2) 미지 액체 시료의 분자량을 계산하고 표 7-1을 이용하여 미지시료가 무엇인지 밝혀라.
3) 문헌값과 비교하여 오차율을 계산하여라.
5. Question (문제)
1) 실험에서 알루미늄 뚜껑에 너무 큰 구멍을 뚫으면 어떻게 되겠는가?
2) 이 실험에서 플라스크를 가능하면 물 속 깊이 잠기도록 해야 하는 이유는 무엇인가?
3) 이 실험에서 사용하는 액체 시료는 어떤 성질을 가지고 있어야 하는가?
4) 액체 시료의 양이 충분하지 않아서 기화한 시료가 플라스크를 완전히 채우지 못했다면 어떻게 되겠는가?
5) 액체 시료에 기화하지 않는 불순물이 녹아있다면 실험 결과가 어떻게 되겠는가?
6. Discussion (토의 및 고찰)
<실험 결과 처리>
<오차의 원인>
<시료의 분자량을 측정하는 여러 가지 방법>
<유의사항>
7. Reference (참고문헌)

본문내용

읽어야 한다. 하지만 측정기구 자체의 오차 범위가 있으므로 실험 결과를 보다 정확히 하고자 한다면 오차 범위가 작은 기구를 선택하도록 한다.
둘째, 알루미늄 뚜껑에 미지시료의 기체분자 보다 매우 큰 구멍을 뚫게 되면 대기압과 기체분자의 압력이 평형을 이루기 위해 플라스크 밖으로 이동하는 기체 분자 외에 확산에 의해서 빠져나가는 기체 분자가 많아지므로 응축되는 시료의 무게가 작게 나오게 된다.
셋째, 플라스크를 가능한 물 속 깊이 잠기도록 해야 플라스크가 골고루 가열되면서 미지시료의 액체가 기화되고, 잠기지 않은 부분에서 기화된 액체가 액화되는 것을 막을 수 있다.
넷째, 플라스크 속에 액체 시료와 함께 기화하지 않는 불순물이 있다면 기화하지 않는 불순물의 양만큼 무게가 더 크게 측정된다. 또한 순수한 액체 시료의 분자량을 알 수 없게 된다.
다섯째, 플라스크 속엔 시료의 기체분자 외에도 공기 중에 존재하는 여러 가지 성분들이 기체로 존재하므로 정확한 액체 시료의 무게를 측정하기 어렵다.
여섯째, 시료를 응축하기 위해서 플라스크를 실온으로 충분히 식혀야 하는데 완전히 식히지 않은 점이 오차의 원인이 되었다.
일곱째, 알루미늄 뚜껑은 가능한 짧게 만들어야 한다. 이는 플라스크를 비커에 넣었을 때 물에 닿지 않아야 하기 때문인데, 만약 물에 닿는다면 시료의 무게를 잴 때 오차의 원인이 된다.
<시료의 분자량을 측정하는 여러 가지 방법>
1. 이상기체 상태방정식을 이용하는 방법
Mw=mRT/PV
액체가 모두 기화되었을 때의 끓는 물의 온도(t℃+273.15), 대기압(atm), 응축된 시료의 무게와 플라스크의 부피를 측정하여 위 식에 대입하면 시료의 분자량을 구할 수 있다.
2. 밀도를 이용하는 방법
VMw=dkT ( d:밀도, k:기체상수)를 이용하여 시료의 분자량을 구할 수 있다.
3. 라울의 법칙을 이용하는 방법-비휘발성 물질의 분자량 측정
4. 삼투압법을 이용하는 방법
삼투압도 압력이므로 P로 표시한다. C는 몰농도이므로 n/v(n는 몰수, v는 부피)
따라서 삼투압=CRT에서 P(n/v)RT
M=wRT/P(삼투압)V
5. 끓는점 오름을 이용하는 방법
끓는점 오름 = Km(K=몰랄오름상수, m=몰랄농도)
m=(w/M)/V
6. 모세관 점도계를 사용하여 액체의 점도를 결정하고 그것을 이용하여 고분자의 분자량을 측정하는 방법
7. 전기이동법
8. Victor Meyer법
9. 어는점 내림법(빙점강하에 의한 분자량 측정
10. 겔 여과법(GPC)
<유의사항>
1. 기체를 흡입하지 않도록 하고 환기를 시킨다.
2. 삼각플라스크를 물 속에 푹 담근다.
3. 실험도중 플라스크를 꺼내지 않도록 한다.
위에서 언급했듯이 여러 가지 오차의 원인에 의해서 오차가 발생하기도 하지만 근본적으로 실제기체와 이상기체는 차이가 있기 때문에 오차가 발생하였다. 예상보다 오차가 크고 미지시료가 에탄올인지 아세톤인지 헷갈렸지만 이 실험을 오차의 원인을 개선하여 반복한다면 더 정확한 결과를 얻을 수 있을 것이다.
분자량을 측정하는 방법은 이상기체 상태방정식을 이용하는 것 외에도 밀도, 라울의 법칙, 삼투압법, 끓는점 오름, 어는점 내림, 모세관 점도계, 전기이동법, Victor Meyer법, 겔여과법 등을 이용하는 방법이 있는데, 이 방법들을 이론만 읽기보다는 직접 실험을 통해 알아보고 싶다.
이상기체 상태방정식의 기체 상수를 구하는 실험에 이어 분자량을 구하는 실험을 해 보면서 이상기체 상태방정식에 한 걸음 더 가까워지는 것 같아서 유익한 시간이 되었다.
7. Reference (참고문헌)
네이버 사전
‘물질의 분자량 측정’ 프린트물
Principles Of Modern Chemistry

1. Victor Meyer법을 사용하여 휘발성 물질의 대력적인 분자량을 결정하는 방법을 공부하는데 있다.
2. 이상기체 방정식의 여러 가지 응용들 중의 한 가지를 설명해 주고 있다.

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.

또한, 가스뷰렛 속에 들어 있는 공기의 부피를 V㎠라한다. 이것은 시료 물질의 증기가 고온에서 차지하는 부피와 같은 부피의 공기 온도가 실온 t℃로 내려갔을 때의 부피이다. 이 공기 속에서는 가스뷰렛 안의 물이 증발하여 거의 포화되어 있다고 생각한다.

실험 방법

1. Victor Meyer 실험 절차

1) Victor Meyer 관을 닦고 아세톤 세척 후 공기 건조기에 넣어서 완전건조 시킨다.

2) 관 내부에 수분이 완전건조 되었는지 확인 후 입구를 유리마개로 닫는다.

3) 외부관 속에 Victor Meyer관(내부관)을 넣는다.

4) 외부관 아래 알코올램프를 사용하여 관 안에 있는 물을 가열한다.

5) 외부관 출구에서 스팀이 발생하면 가스뷰렛의 윗 끝 높이와 물 높이 조절용 벨브의 높이가 같아지도록 벌브의 높이를 조절 후 고정

6) 내부관의 온도가 수증기 온도와 같아지도록 충분히 가열되면 출구에 가스뷰렛을 연결한다.

7) 가스 뷰렛안에 들어있는 물의 높이가 0위치에 도달할 때까지 물 높이 조절용 벌브에 물을 채운다.

8) 내부관의 입구마개를 열고 미리 측량하여 작은 유리공에 넣은 휘발성 액체를 관에 떨어뜨리고 즉시 마개를 닫는다.

9) 가스뷰렛의 물 높이가 내려가는지 확인 후 더 이상 내려가지 않으면 벌브의 물 높이와 가스뷰렛의 물 높이가 정확히 같아지도록 벌브의 높이를 조절한다.

10) 뷰렛의 가스부피와 실내의 온도와 대기압을 기록하고 이 실험을 3~4회 이상 반복한다.

2. 실험 과정

1) outer jacket에 물을 3분의 1가량 채운다.

2) leveling bulb에 물을 채워 gas buret과 수면의 높이를 같게 한다.

3) outer jacket의 물을 가열한다.

4) 물이 끓으면 주사기에 ether을 넣고 evaporating tube에 빨리 주입한다.

5) ether가 기화됨과 동시에 변하는 gas tube의 수위를 leveling bulb와 같게 맞춘다.

6) gas buret이 물이 더 이상 내려가지 않는 가장 낮은 부피를 읽는다.

7) 앞의 과정을 5회 더 반복한다.

[물리화학실험]Victor Meyer 방법에 의한 증기의 분자량 측정 레포트

본 실험은 중점은 시약의 기화된 기체가 수위의 높이를 변화시켜 구한 부피로 이상기체 상태 방정식을 통해 그 시약의 분자량을 구하는데 있다. 시약은 중탕을 통해 증발을 시키기 때문에 b.p가

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