삼각도를 이용한 상평형도 실험_예비레포트 [A+]

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삼각도를 이용한 상평형도 실험_예비레포트 [A+]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 기기
4. 실험 방법
5. 참고문헌

본문내용

g 6. 상경계도
(6) 맺은 선 (Tie line)과 상계점 (Plait point)
- (Fig 7)의 상경계도 내부에 임의의 3성분의 조성을 나타내는 점 Q가 상경계도 상의 점 M,N을 이은 선을 따라 점M과 N의 조성을 가지는 두 상으로 나누어 질 때 이 점을 연결한 선분 을 맺음선이라고 한다. 또한 두 상의 무게 비는 지레의 법칙 (Lever rule)을 이용해 다음 식으로 구할 수 있다.
Fig 7. 맺은선과 상계점
그리고 서로 섞이지 않는 용액 A-C 에 B를 섞으면서 맺은선을 그리다 보면 이 선의 길이는 점점 줄어들다가 길이가 0이 되어 한 점 P에서 만나게 되는데(Fig 7), 이 점은 평형에 있는 두 액상의 조성이 같아지게 되는 지점이며 상계점이라고 부른다. 맺은선의 기울기는 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 올라가는 양수의 기울기를 가지는데, 이는 성분 B가 A보다 C에 더 잘 용해된다는 것을 의미한다. 이와 반대로 맺은선의 기울기가 음수일 때는 B가 C보다 A에 더 잘 용해된다는 것일 것이며 3성분은 용해도의 차이가 존재하기 때문에 이 차이에 따라 상계점의 위치도 한 쪽으로 치우치게 된다.
3. 실험 기기
(1) 실험 기구
① 항온조 (Water bath)
② 피펫
- 유리 용기 외의 장치를 넣어 오랜 시간 이를 일정한 어떤 온도로 유지하는 용기이다. 이번 실험에서는 용액이 항온조를 25로 설정하여 평형온도에 이를 때까지 기다린다.
Fig 8. 항온조
- 톨루엔과 증류수를 적정할 때
사용하는 기구이다.
Fig 9. 마이크로 피펫
③ 뷰렛 (Burette, Buret)
④ 분액 깔때기
- 액체의 적정 등에서 그 부피를 측정하는 가느다란 유리관 형태의 실험기구이다. 눈금의 전후차로 배출된 액체의 부피를 정확히 측정할 수 있고, 눈금은 0.1ml까지 읽을 수 있다.
Fig 10. 뷰렛
- 서로 완전히 혼합되지 않은 두 종류의 액체상을 나누기 위한 마개를 가진 깔때기 모양의 유리 기구이다.
Fig 11. 분액 깔때기
⑤ 비중병
- 비중병을 이용해 액체의 비중을 측정한다.
Fig 11. 비중병
( : 액체의 무게, : 4에서의 물의 무게, : 비중병의 무게 )
※ 비중병의 사용방법
① 비중병 자체의 질량을 정확히 측정한다.
② 정확한 양의 물의 질량을 측정해 비중병에 순수한 물을 넣고 (비중병+물)의 질량을 측정한다.
③ 측정하려는 액체를 비중병에 넣고 그의 질량을 측정한다.
④ 질량이 다른 두 유체가 같은 부피만큼 얻어진다.
(2) 실험 시약
① 아세톤 (Acetone, )
Fig 12 . 아세톤의 분자구조
- 그림문자 :
- 성상 : 액체, 색상 : 무색
- pH : 5 (20)
- 녹는점 / 어는점 : -95
- 초기 끓는점과 끓는점 범위 : 56.1 (760mmHg)
- 비중 : 0.1
- 분자량 : 58.08
- 유해성 및 위험성 : 인화성 액체, 심한 눈 손상성 / 눈 자극성,
특정 표적장기 독성 , 흡인 유해성
② 톨루엔 (Toluene, )
Fig 13. 톨루엔의 분자구조
- 그림문자 :
- 성상 : 액체, 색상 : 무색
- 녹는점 / 어는점 : -94.9
- 초기 끓는점과 끓는점 범위 : 110.6
- 인화점 : 4
- 증기압 : 28.4mmHg (25)
- 비중 : 0.8636
- 용해도 : 0.0526g/100ml (25)
- 분자량 : 92.14
- 유해성 및 위험성 : 인화성 액체 , 피부 부식성 / 피부 자극성, 생식독성
특정표적장기독성, 흡인 유해성
③ 증류수 (Distilled water, )
4. 실험 방법
- 이 실험에서는 3성분계 즉 Acetone-Toluene-증류수의 상호용해도 관계를 연구한다. 맺은선은 서로 평형에 도달한 후 분리된 두 액체층의 Acetone을 측정함으로써 결정 할 수 있다.
① 아세톤이 약 10, 25, 40, 60 % 인 수용액을 준비하여 각 20g씩을 50㎖의 뚜껑달린 유리병에 분취하고 25℃의 항온조에 방치하고, 평형온도에 도달할 때까지 기다린다.
(1) Acetone-증류수 계에 있어서의 상호용해도의 측정
② 평형온도에 이르면, Toluene으로 적정한다. 이때, Toluene이 첨가될 때마다 격렬하게 흔들어 주어야 한다.
③ 반응 종말점은 첫 번째 상이 분리되어 백탁액이 생긴 지점을 기록한다. 이 백탁액은 다른 굴절률의 제 2의 액상에서 생기게 된다.
④ 아세톤이 약 10, 25, 40, 60 % 인 Toluene 용액을 준비하여 각 20g씩을 50㎖의 뚜껑달린 유리병에 분취하고 25℃의 항온조에 방치하고, 평형온도에 도달할 때까지 기다린다.
(2) Acetone-Toluene계에 있어서 상호용해도의 측정
⑤ 평형온도에 이르면, 증류수로 적정한다. 이때, 증류수가 첨가될 때마다 격렬하게 흔들어 주어야 한다.
⑥ 반응 종말점은 첫 번째 상이 분리되어 백탁액이 생긴 지점을 기록한다. 이 백탁액은 다른 굴절률의 제 2의 액상에서 생기게 된다.
⑦ 상평형도를 작성한다.
※ 실험 시 주의사항
- 실험에 사용되는 시약인 아세톤(Acetone, )은 눈에 닿으면 심한 눈 손상성이 있고, 톨루엔 (Toluene, )은 피부 부식성이 있고 발암물질이므로 실험할 때 반드시 장갑과 보안경을 착용해 눈이나 피부에 닿지 않도록 주의한다.
- 아세톤과 톨루엔 용액을 적정할 때는 반드시 후드 안에서 작업한다.
- 아세톤-증류수 용액에 톨루엔을 적정할 때 반드시 격렬하게 흔들어 주어야 한다.
( 톨루엔과 증류수가 아세톤에 용해되는 반응은 물질전달 현상이기 때문에 반응속도 를 빠르게 해줌으로써 접촉 면적을 넓게 해주어야 정확한 백탁액 생성 지점을 알 수 있다. )
- 분액 깔때기를 사용할 때, 혼합물이 새지 않도록 조심해서 진행한다.
5. 참고 문헌
[1] Yunus A. Cengel, \'열전달\', McGraw-hill, 2017, 830~836p
[2] ‘2019년 3학기 2학기 실험노트’
[3] MSDS - 아세톤, 톨루엔, 증류수
[4] Silbey,Alberty,Bawendi, \'물리화학\', 자유아카데미, 23~25p, 175~177p
[5] 네이버 두산백과 - 상평형

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