추측된다.
그러나 본 실험자는 몰수, 질량, 몰질량 등을 계산하는 과정마다 유효 숫자를 정리해 주었기에 보다 반올림의 오차가 발생하였다. 계산을 단계별로 분리하지 않고 한 번에 하였다면 반올림의 오차가 줄어서, 상대오차도 적게 나왔을 것이라고 사료된다.
다음의 질문에 답하시오.
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1. 이산화탄소의 분자식으로부터 계산된 이론적인 몰질량 값과 측정된 값과의 오차는 어떠한 요인에 기인하는가?
이산화탄소의 분자식으로부터 계산된 이론적인 몰질량 값과 측정된 값과의 오차 요인은 대표적으로 5가지를 이야기 할 수 있다.
첫째, 시료가 이상기체가 아니기 때문에 나타난 분자 간 상호작용에 의한 오차 때문이다.
둘째, 실험 과정2에서 병 안에 들어있던 공기가 다 빠져나가지 않은 경우에 오차가 발생한다.
셋째, 실험 과정3에서 풍선에 공기가 들어가지 않도록 해야 하는데, 공기가 들어간 경우에 오차가 발생한다.
넷째, 실험 과정5에서 풍선을 물로 가득 채운 후 눈금실린더로 채워진 물의 부피를 측정할 때, 풍선에 물이 조금 남아 있는 경우에 풍선의 부피가 작게 측정되어 오차가 발생한다.
마지막으로, 실험 과정 2에서 드라이아이스가 기체로 상태 변화 시 온도가 실내온도와 차이가 발생하는 경우와 실험 과정3에서 압력이 정확히 대기압과 같지 않은 경우에 측정 오차가 발생한다. 즉 온도, 압력, 무게의 측정 오차 등이 실험 결과에 영향을 줄 수 있다.
2. 만일 공기보다 가벼운 기체(예, 헬륨)의 몰질량을 위의 실험 과정에 따라 측정하려고 하면 어떤 문제점이 있으며 이 문제점을 해결하기 위한 방법으로는 어떤 것이 있는가?
헬륨의 질량을 측정하기 위해 직접 저울을 사용하는 것에 어려움이 생긴다. 분동(추)을 풍선에 붙이어서 분동보다 가벼워진 무게를 측정하여 공기의 무게에 비해 어느 정도 가벼운지를 계산함으로써, 헬륨의 몰질량을 측정할 수 있다.
3. 이산화탄소 기체 1 g 속에 들어 있는 분자의 수와 드라이아이스 1 g 속에 들어 있는 분자의 수는 서로 같은가, 다른가? 또한 일정한 온도에서 이산화탄소 기체 1 L 속에 들어 있는 분자의 수와 헬륨 기체 1 L 속에 들어 있는 분자의 수는 서로 같은가, 다른가?
이산화탄소 기체와 드라이아이스는 상태와 분자 사이에 작용하는 인력의 세기가 다를 뿐, 같은 성분으로 조성된 것이므로 같은 질량 속에 존재하는 분자 수는 같다. 따라서 이산화탄소 기체 1g 속에 들어 있는 분자의 수와 드라이아이스 1g 속에 들어있는 분자의 수는 서로 같다.
같은 온도와 압력 조건에서 같은 부피 속에 존재하는 기체 입자의 수는 기체의 종류와 상관없이 일정하다는 아보가드로의 법칙에 따라 일정한 온도에서 이산화탄소 기체 1 L 속에 들어 있는 분자의 수와 헬륨 기체 1 L 속에 들어 있는 분자의 수는 서로 같다.
참고문헌
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일반화학, Steven S. Zumdahl, Cengage, 2018, 210쪽