NH3(g)와 HCl(g)의 분자 확산 실험에서 간편성, 안전성, 재현성을 고려한 실험방법 연구

Abstract

고등학교 과학 교과서에 도입된 암모니아와 염화수소를 이용한 기체 확산 속도 실험은 재현성과 안전성과 현장적용성에서 문제가 제기되어 왔다. 본 연구에서는 이러한 측면을 해결하기 위해서 간편성과 안전성을 고려하여 기체의 확산 실험 장치를 개선한 후, 염화암모늄 흰 띠가 일정한 위치에서 나타나는 재현성이 있는 실험 결과를 얻는 방법을 연구하였다. 관의 길이와 직경, 솜 마개의 두께, 암모니아수와 염산의 농도에 따른 기체의 분압, 관의 양 끝에 시약을 주입하는 시간차에 따라 실험을 수행하여 최적의 실험 조건을 제안하였다. 그 결과, 교실환경에서 간편하고 안전하게 실험할 수 있는 조건에서 재현성 있는 실험결과를 얻을 수 있었다. 이는 교사와 학생들이 과학 현상을 객관적으로 관찰하고 실험의 시행착오를 줄이는데 도움을 줄 수 있으며, 보다 안전이 고려된 교육 환경에서 실험이 수행될 수 있을 것으로 기대된다.

The experiments on diffusion rate of ammonia and hydrogen chloride gases in middle school and high school science text books have troubles for lack of enough and proper information on experiment equipments or processes as well as issues of safety with respect of school lab environment. This study studies gass diffusion experiment equipment in terms of these simplicity, safety, and reproducibility in the diffusion experiment with NH3(aq) and HCl(aq) in a long tube. Experimental conditions including tube's length and diameter, cotton stopper's thickness, partial pressure of each gas on the concentration of NH3(aq) and HCl(aq), and reagent injection time interval at both ends of a tube are studied to get optimal experiment condition. This study will help teachers and students to observe scientific phenomenon objectively and to reduce experiments trial and error under safe environment at school.