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(14438) 気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月13日(土) 11時36分

この実験をブタンで行いました。水上置換でブタンを捕集する際、誘導管から始めに出てくる気体は誘導管内の空気になっていて、今回の実験ではこれを捨てずに捕集してしまったのですが、このことが正しかったのかどうかを理由とあわせて答えてくれと言われたのですが、よくわからないので教えていただきたいです。



(14439)  (Re:14438)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月13日(土) 11時39分

言い忘れていましたが高2です。よろしくおねがいします。



(14440)  (Re:14438)
Re:気体の分子量測定
M&M
2006年05月13日(土) 11時54分

ケミストリーさん、こんにちは。
この実験をブタンで行いました。水上置換でブタンを捕集する際、誘導管から始めに出てくる気体は誘導管内の空気になっていて、今回の実験ではこれを捨てずに捕集してしまったのですが、このことが正しかったのかどうかを理由とあわせて答えてくれと言われたのですが、よくわからないので教えていただきたいです。
 これは当然正しくありません。水上置換で捕集される気体はブタンだけである必要があります。厳密には水蒸気が含まれますが、これは(十分に時間をかけて平衡状態にするならば)補正することができます。しかし、空気が含まれる場合は補正が面倒です。誘導管内にあった空気の体積を正確に知ることができないことと、たとえそれが分かったとしても、あとの計算が面倒です。したがって、はじめ少し気体を捨てて、誘導管内の空気を追い出してから捕集することが必要です。



(14441)  (Re:14438)
Re:気体の分子量測定
ひの
2006年05月13日(土) 12時20分


 正しいかどうかは目的によります。

 純度の高い期待を集めるのが目的なら、始めに出てくる空気は捨てます。
 発生した気体の体積を測定することが目的なら、空気を捨てずに集めた時に得られた混合気体の体積が発生した気体の体積と等しくなります。ただしどの気体も水に溶けないとしての話ですが。

 その実験の目的は何であるかを考えて答えるとよいでしょう。



(14442)  (Re:14441)
Re:気体の分子量測定
M&M
2006年05月13日(土) 13時19分

ひの さん、ケミストリー さん、こんにちは。
 発生した気体の体積を測定することが目的なら、空気を捨てずに集めた時に得られた混合気体の体積が発生した気体の体積と等しくなります。ただしどの気体も水に溶けないとしての話ですが。
 私は#14440 で「正しくありません」と書きましたが、目的は「ブタンの分子量測定」ですから、ひの さんがおっしゃるように、確かに捕集された気体が純粋である必要はなく、発生した気体の体積を知ればよいですね。
おそらくボンベ(スプレー缶)の質量の変化を測定し、発生した体積をメスシリンダーで測定する実験でしょうから、体積の測定にはほとんど影響はないことになります。ただ、導入管内の空気の質量と、ブタンの質量のわずかな差がでます。導入管の長さや太さにもよりますが、ほとんど測定誤差の範囲内でしょうけれども。
 水上置換で捕集する前に、一度ボンベからブタンを出して空気を追い出し、それからボンベ(+導入管)の質量を測り、水上置換をしたのち再びボンベ(+導入管)の質量を測ればなお正確になります。



(14444)  (Re:14442)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月13日(土) 14時30分

実験方法などをくわしく書いておらずすみませんでした。
改めて書かせてもらいます。
■試料の入ったガスライターの質量を測定する
■水槽に水を入れ、水を満たした50mlメスシリンダーを倒立させる
■ガスライターから誘導管を用いてメスシリンダーに気体50mlを捕集する
■誘導管をはずし、ガスライターの質量を測定する

管内の気圧は水蒸気圧を考慮して状態方程式で分子量をだしました。
きちんと実験方法をかいておらず申し訳ありませんでした。



(14445)  (Re:14444)
Re:気体の分子量測定
M&M
2006年05月13日(土) 15時08分

ケミストリーさん、こんにちは。
 実験方法によって、誘導管内の空気を捨てなかったことの是非は違ってきますね。
>■試料の入ったガスライターの質量を測定する

>■誘導管をはずし、ガスライターの質量を測定する


 この場合は、前後で誘導管をはずして質量を測っていますから、メスシリンダーに入った空気は問題になりません。メスシリンダーに入った空気とブタンの混合気体の体積は、ガスライターから出たブタンの体積に等しくなります。
理想気体を仮定すると、同温、同圧であれば気体の種類に関係なく同体積中には同数の分子(つまり、同じ物質量の気体)が含まれますからよいことになります。



(14446)  (Re:14445)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月13日(土) 17時29分

みなさんありがとうございます!
これでレポートが書けそうです^^



(14447)  (Re:14446)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月13日(土) 20時40分

え〜・・・問題が発生しました。
この実験で求めたブタンの分子量は比較的小さくなりがちなのだそうですが、なぜでしょう?分子間力のせいでしょうか。それとも別の理由があるのでしょうか。



(14448)  (Re:14447)
Re:気体の分子量測定
M&M
2006年05月13日(土) 21時23分

ケミストリーさん、M&Mです。
>え〜・・・問題が発生しました。
>この実験で求めたブタンの分子量は比較的小さくなりがちなのだそうですが、なぜでしょう?分子間力のせいでしょうか。それとも別の理由があるのでしょうか。
 一般論ではなく、ケミストリーの実験結果はどうだったのですか。具体的に示して下さい。



(14450)  (Re:14448)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月14日(日) 10時00分

>ケミストリーさん、M&Mです。
>>え〜・・・問題が発生しました。
>>この実験で求めたブタンの分子量は比較的小さくなりがちなのだそうですが、なぜでしょう?分子間力のせいでしょうか。それとも別の理由があるのでしょうか。
> 一般論ではなく、ケミストリーの実験結果はどうだったのですか。具体的に示して下さい。
>どこまで答えればよいのかわかりませんがとりあえず自分の実験で得られた結果をすべて書きます。いらないものがあるかも知れませんが。
・実験室内の気圧  953hPa
・水槽の水温    289K
・気体50mlの質量 0.120g
これらの結果を用いて状態方程式でブタンの分子量をだしました
(953−18.178)×50×10^-3=0.12/M×83.1×289
18.178は水蒸気圧、Mは分子量です。
計算するとおよそ61.65になりました。
この実験で求めたブタンの分子量は小さくなりがちなのだそうですが自分のは58よりも大きくなってしまいました。
これでよろしいでしょうか?



(14452)  (Re:14450)
Re:気体の分子量測定
M&M
2006年05月14日(日) 11時18分

ケミストリーさん、M&Mです。
>これらの結果を用いて状態方程式でブタンの分子量をだしました
>(953−18.178)×50×10^-3=0.12/M×83.1×289
>18.178は水蒸気圧、Mは分子量です。
>計算するとおよそ61.65になりました。
>この実験で求めたブタンの分子量は小さくなりがちなのだそうですが自分のは58よりも大きくなってしまいました。
データーと計算結果はわかりました。少しだけ質問があります。
1)「この実験で求めたブタンの分子量は小さくなりがち」というのは教科書や参考書に書いてあったことですか。それとも先生がおっしゃったことですか?
2)この実験を行うにあたって特に注意することは何でしょう。教科書(または指導書)に書かれていることおよび先生が注意されたことを挙げてみて下さい。



(14454)  (Re:14452)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月14日(日) 12時36分

>データーと計算結果はわかりました。少しだけ質問があります。
>1)「この実験で求めたブタンの分子量は小さくなりがち」というのは教科書や参考書に書いてあったことですか。それとも先生がおっしゃったことですか?
>2)この実験を行うにあたって特に注意することは何でしょう。教科書(または指導書)に書かれていることおよび先生が注意されたことを挙げてみて下さい。

1)先生から配られたプリントに書いてありました。文章は先生が打っているはずなので、先生が言ったことになると思います。
2)注意することって言ってもそんなに言われたことはないんですが1つだけ言われました。ガスライターから誘導管を用いて、メスシリンダーに気体(ブタン)を捕集するとき水槽とメスシリンダー内の水面を一致させるようにと言われました。大気圧とメスシリンダー内の気圧を一致させるためだと思うんですが。



(14455)  (Re:14454)
Re:気体の分子量測定
M&M
2006年05月14日(日) 13時31分

M&Mです。
>1)先生から配られたプリントに書いてありました。文章は先生が打っているはずなので、先生が言ったことになると思います。
>2)注意することって言ってもそんなに言われたことはないんですが1つだけ言われました。ガスライターから誘導管を用いて、メスシリンダーに気体(ブタン)を捕集するとき水槽とメスシリンダー内の水面を一致させるようにと言われました。大気圧とメスシリンダー内の気圧を一致させるためだと思うんですが。
2)のことを守って注意深くメスシリンダー内の気体の体積を測った結果が50mLであったわけですね。それなら体積測定はOKです。ただし、室温と水温に差がなかったか記録してありますか。
 分子量Mを求める式の中で、残る測定値は水温(これは水蒸気圧と関係します)と室温、およびガスライターの質量測定です。この中に分子量Mを小さく(あるいは大きく)する測定値があるかどうか検討してみて下さい。



(14462)  (Re:14455)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月14日(日) 18時23分

> 分子量Mを求める式の中で、残る測定値は水温(これは水蒸気圧と関係します)と室温、およびガスライターの質量測定です。この中に分子量Mを小さく(あるいは大きく)する測定値があるかどうか検討してみて下さい。

え〜と、実験室内の気温は測定してなかったんですが。
どうしましょう?



(14463)  (Re:14462)
Re:気体の分子量測定
M&M
2006年05月14日(日) 19時14分

M&Mです。
>え〜と、実験室内の気温は測定してなかったんですが。
>どうしましょう?
当然、計算式の中の温度Tはメスシリンダー内の気体の温度ですね。これはどちらかというと水温と室温の中間くらいの温度に近いと思います。メスシリンダーには初め水が入っていましたからね。水槽の水が十分に前から用意され、室温と温度平衡になっていれば問題ないのですが、水道の水を入れてすぐ実験すると、水温のほうが室温より低いはずです。その低い水温を計算に用いるとどうなりますか。(ケミストリーさんの結果ではなく)
 また水蒸気圧については、これも平衡になるまで少し時間がかかりますから、気体を捕集してすぐ体積を測る場合は、文献値の水蒸気圧をそのまま使えないかもしれません。ケミストリーさんの結果でも、水蒸気分圧を無視するとどんな分子量の値が得られますか?



(14464)  (Re:14463)
Re:気体の分子量測定
ケミストリー
2006年05月14日(日) 22時00分

>M&Mです。
>>え〜と、実験室内の気温は測定してなかったんですが。
>>どうしましょう?
>当然、計算式の中の温度Tはメスシリンダー内の気体の温度ですね。これはどちらかというと水温と室温の中間くらいの温度に近いと思います。メスシリンダーには初め水が入っていましたからね。水槽の水が十分に前から用意され、室温と温度平衡になっていれば問題ないのですが、水道の水を入れてすぐ実験すると、水温のほうが室温より低いはずです。その低い水温を計算に用いるとどうなりますか。(ケミストリーさんの結果ではなく)
> また水蒸気圧については、これも平衡になるまで少し時間がかかりますから、気体を捕集してすぐ体積を測る場合は、文献値の水蒸気圧をそのまま使えないかもしれません。ケミストリーさんの結果でも、水蒸気分圧を無視するとどんな分子量の値が得られますか?

なるほど!分子量の計算をするときに蒸気圧を無視して温度を低くすると値が小さくなりますね!やっと解決しました!M&Mさんありがとうございました!





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