화학 및 실험 - 기체 상수의 결정
분야
hwp2.실험 이론
기체의 양과 온도, 압력, 부피 사이의 관계는 기체 상태방정식으로 주어진다. 대부분의 기체는 온도가 충분히 높고 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태방정식을 잘 만족한다.
이 실험에서는 산소 및 이산화탄소 기체의 압력, 부피, 몰수, 온도를 측정하여 기체상수를 결정한다. KClO3 를 가열하면 산소기체가 발생하고, KCl 고체가 남는다. 이때 MnO2 는 KClO3 의 분해반응에 촉매로 작용하여 산소기체의 발생 속도를 증가시킨다. 이 반응에서 발생한 산소기체의 부피는 기체 발생 장치에서 밀려나간 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 삼각플라스크의 위쪽의 산소기체와 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 그러나 삼각 플라스크의 위쪽에는 산소기체와 함께 수증기도 포함되어 있으므로 산소기체의 압력을 정확하게 알아내기 위해서는 부록의 표를 이용하여 수증기의 부분압력을 보정해야 한다.
NaHCO3 인 경우 CO2 기체가 발생한다.
2 KClO3 (s) → 2KCl (s) + 3O2 (g)
NaHCO3 (s) → NaOH (s) + CO2 (g)
기체상수
이상기체 1몰의 상태방정식은 압력을 P, 부피를 V, 절대온도를 T라 할 때 PV=RT로 표시된다. V는 아보가드로의 법칙에 의해 등온·등압 하에서 그 종류에 관계없이 항상 일정한 값(0℃, 1atm에서는 22.4L)을 가지는데 비례상수는 기체의 종류에 관계없는 상수로, 이것이 기체상수이다.