계면활성제와 에멀젼

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계면활성제와 에멀젼에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

다.
③ 2-프로판올 0.5 mL를 더 첨가하고 다시 잘 혼합하고 각 층의 부피와 혼탁도를 기록한다.
④ ③의 과정을 전체 액체가 완전히 혼합되고 많은 용액이 될 때까지 반복한다. 그러나 첨가된 2-프로판올의 전체 부피가 6 mL가 넘으면 실험을 중단한다.
⑤ 실험 결과의 각 물음에 대해 답한다.
6. 실험장치
2
7. 결과
CTAB-물-톨루엔-2-프로판올 에멀젼
첨가된 2-프로판올 양 (전체 양)
물 층
톨루엔 층
부피(mL)
혼탁도
부피(mL)
혼탁도
0.0 mL
2.9
맑음
0.9
매우 혼탁
0.1 mL (0.1 mL)
3
약간 혼탁
0.9
매우 혼탁
0.1 mL (0.2 mL)
3
약간 혼탁
1.1
매우 혼탁
0.1 mL (0.3 mL)
3.1
매우 혼탁
1.1
매우 혼탁
0.2 mL (0.5 mL)
3.3
매우 혼탁
1.1
매우 혼탁
0.3 mL (0.8 mL)
3.8
약간 혼탁
0.9
매우 혼탁
0.5 mL (1.3 mL)
4.0
약간 혼탁
1.3
약간 혼탁
1.0 mL (2.3 mL)
4.5
약간 혼탁
1.8
매우 혼탁
0.5 mL (2.8 mL)
4.8
맑음
2.0
약간 혼탁
0.5 mL (3.3 mL)
5.0
맑음
2.1
맑음
0.5 mL (3.8 mL)
5.4
맑음
2.2
맑음
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 0.0 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 0.1 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 0.2 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 0.3 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 0.5 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 0.8 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 1.3 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 2.3 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 2.8 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 3.3 mL 일 때
- 첨가된 2-프로판올 전체 양이 3.8 mL 일 때
물음 1. 5 wt% CTAB 수용액 2 mL와 톨루엔 1 mL 혼합액을 에멀젼으로 만드는 데 필요한 2-프로판올의 부피 범위를 적어라.
- 1.27 mL ~ 2.8 mL
물음 2. 위 혼합액을 마이크로에멀젼화하는데 필요한 2-프로판올의 부피는 얼마 이상인가?
- 2.1 mL
물음 3. 2-프로판올의 양에 따른 물층(층이 분리되지 않은 경우는 용액 전체)에 존재하는 콜로이드 입자의 대략적인 변화 양상을 그림으로 보여라.
- 콜로이드 입자의 크기가 너무 커서 빛을 투과시키지 못했던 에멀젼에 유화제인 2-프로판올을 가하게 되면 입자의 크기가 줄어들어 빛을 투과시킬 수 있게 되기때문에 흰빛을 띄었던 에멀젼이 투명하게 변한다.
8. 고찰
1) 실험결과에 대하여 정리
이번 실험은 계면활성제의 콜로이드 형성과 서로 섞이지 않는 두 개의 액체를 균일하게 혼합시키는 에멀젼 형성의 원리를 이해하는 실험이었다. 에멀젼은 서로 섞이지 않는 두 액체 중 한쪽이 작은 방울로 되어서 미세한 입자의 상태로 균일하게 분산되어 있는 것을 말한다.이 입자는 이온에 비하여 매우 크기 때문에 빛을 투과시키지 못하고 산란시켜 에멀젼이 투명하지 않고 흰 빛을 띄면서 혼탁하게 보인다. 실험에서는 사CTAB 수용액, 톨루엔, 2-프로판올을 사용했다. CTAB 수용액은 계면활성제인 CTAB를 물에 녹인 것으로 사용하는 물질 중에 밀도가 가장 크며 하얀 색을 띤다. 톨루엔은 방향족 탄화수소로서 지용성 물질로 CTAB 수용액 보다 밀도가 작아 두 용액을 섞을 경우 윗부분에 놓이게 된다. 2-프로판올은 유화제로 에멀젼 상태를 유지하도록 하는 역할을 하며 사용하는 세 가지 물질 중에 밀도가 가장 작다. 우선 10 mL 실린더에 3 wt% CTAB 수용액 3 mL와 톨루엔 1 mL를 넣고 물 층과 톨루엔 층의 혼탁도를 기록했다. 그 후 2-프로판올을 넣고 흔들어 준 후 2~3분 뒤 물과 유기층이 분리되면 각 층의 부피와 용액의 혼탁도를 기록했다. 각기 다른 부피의 2-프로판올을 넣고 이 과정을 10번 반복했다. 2-프로판올을 첨가할수록 물층의 혼탁정도는 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 용액을 흔들어주게 되면 수용성 액체와 지용성 액체가 일시적으로 섞이면서 유화제로 인해 원상태로 돌아오지 못하고 지용성 액체가 수용성 액체로 일부 분산되어 에멀젼이 생성된다. 이 과정에 CTAB와 같은 계면활성제가 첨가될 경우 기름과 물이 마이셀 (또는 역마이셀)이 형성되면서 에멀젼이 더 잘 생성된다.
2) 오차의 원인
① 스포이드로 톨루엔 부피를 잴 때, 톨루엔의 거품 때문에 정확한 부피를 측정하기 어려웠다. 게다가 이번 실험 전반적으로 거품이 많이 발생해서 물 층과 톨루엔 층의 부피를 기록하는데 어려움이 있었다.
② 실린더에 2-프로판올을 넣고 흔들어줄 때, 세게 흔들어주면 형성된 에멀젼이 다시 두 층으로 분리되기 까지 매우 오랜 시간이 걸리게 된다. 그래서 느린 속도로 흔들어주어야 했는데 힘 조절이 어려워서 균일하게 흔들어주기 힘들었다.
3) 생각해볼 사항이나 궁금했던 점
형성된 에멀젼이 시간이 지남에 따라 다시 원래의 두 층으로 분리되어 투명해지는 이유 : 에멀젼은 혼합될 수 없는 두 액체를 억지로 혼합한 것으로 매우 불안정한 상태이다. 따라서 시간이 지날수록 좀 더 안정된 원래상태로 돌아가게 되는 것이다. 실험에서는 두 액체가 분리되는 것을 막고 분리된 상태를 유지하기 위해서 유화제인 2-프로판올을 첨가한다.
틴들 현상을 통해 콜로이드용액에서의 미립자 (마이크로 에멀젼의 입자) 의 분자량을 구할 수 있다. 틴들 현상이란 빛의 파장과 같은 정도 또는 그것보다 더 큰 미립자가 분산되어 있을 때 빛을 조사하면 광선이 통로에 떠 있는 미립자에 의해 산란되기 때문에 옆 방향에서 보면 광선의 통로가 밝게 나타나는 현상을 말한다. 이 현상을 이용하여 보통의 현미경으로는 볼 수 없는 미립자의 위치나 크기를 알 수 있다.
9. 참고문헌
서명
출판사
저자
출판연도
참고페이지
일반화학실험
천문각
대한화학회
2011
298-304
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1154155&cid=40942&categoryId=32238

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