목차
TABLE OF CONTENTS
LIST OF FIGURES & TABLES
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
1-1. 증류
1-2. Raoult 법칙
1-3. Henry의 법칙과 휘발도
1-4. 단증류
1-5. 실험 목적
2. EXPERIMENTAL
2-1. 실험기구 및 시료
2-2. 실험방법
3. RESULTS & DISCUSSION
3-1. 혼합용액의 제조
3-2. Raw data
3-3. data 처리
3-4. Discussion
4. Conclusion
5. REFERENCES
LIST OF FIGURES & TABLES
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
1-1. 증류
1-2. Raoult 법칙
1-3. Henry의 법칙과 휘발도
1-4. 단증류
1-5. 실험 목적
2. EXPERIMENTAL
2-1. 실험기구 및 시료
2-2. 실험방법
3. RESULTS & DISCUSSION
3-1. 혼합용액의 제조
3-2. Raw data
3-3. data 처리
3-4. Discussion
4. Conclusion
5. REFERENCES
본문내용
는 두 번째 방법을 사용하기로 하였다.
,;
50
위 식을 통해서 I2를 구해보면 I2 = 0.2442가 나왔다. 그럼 는 32.5 이다.
L1 = 0.6906 kg
L2 = 0.3982 kg
원료의 조성 x1 = 50
잔류액의 조성 x2 = 32.5
위와 같이 메탄올의 몰분율은 0.7355 임을 계산해 낼 수 있다.
3-4. Discussion
실험을 하기 위해 먼저 0.5mol의 메탄올용액을 만들어야했다. 구하는 방법은 위 식 (1)과 같다. 계산으로는 물 245.7ml 메탄올 554.3ml이 나왔으나 우리 실험의 편의와 측정과정에서 이러한 오차는 무시할 수 때문에 물 246ml , 메탄올 554ml 으로 섞어 용액을 만들었다.
실험 장치와 실험방법은 다른 실험들과 비교했을 때 비교적 어렵지 않았다. 하지만 응축할 때 까지 시간이 걸리므로 기다리는 시간이 많았고 정확한 실험을 위해서는 실 온도가 일정할 때 즉, 평형상태에 도달하였을 때의 순간을 정확히 잡아 측정해야하는데 실험 상 정확하게 하기는 힘들어 우리 조는 환류용기에서 환류 콕크 쪽으로 용액이 흘러나갈 때쯤에 시간을 재고 응축액을 받았고 그 지점을 잘 맞추기 위해 노력했다. 처음 15분 정도 환류를 시켜주었으며 그다음에는 실험 책에 나와 있는 데로 실험을 하였다. 온도는 75-76-77 이런 식으로 일정하지 않았지만 대략 77도씨에 많이 머물러 있었기 때문에 77도라고 가정하고 데이터 값을 내었다. 시간에 따른 응축량은 각각 16.63, 16.92, 17.63, 18.06 g 으로 시간에 따라 응축량이 많아짐을 보였다. 이에 따라 비중은 0.80 0.73 0.56. 0.34 로 줄어듦을 볼 수 있었다. 시간은 처음 환류시간을 제외하고 11.48분 14.59 분 13.01 분으로 일정하다거나 크게 연관성이 없어 보이지만 1-2분내외로 차이가 났으므로 거의 비슷하다고 볼 수 있었다. Table.5는 실험값과 레이나식을 이용해 구한 이론값과 비교하기위한 Table 인데, 여기서 우리 실험 데이터가 미비하기 때문에 각각의 정확한 값을 정의할 수 없어 을 실험 책에 나와 있는 0.800으로 하여 계산하였다. 여기서 오차가 발생했을 것이다. 계산결과 메탄올의 몰분율은 0.7355가 나왔다. 실험책의 표-3을 보면 우리조의 실험 온도는 77도이므로 이때 x의 분율은 (물의 분율) 0.3과 0.4 사이여야하고 y,메탄올의 분율은 약0.665-0.729 사이어야한다. 하지만 우리 실험값에서의 몰분율은 0.7355가 나왔는데 이는 이론적으로는 온도가 73˚c~75˚c 일 때의 몰분율이다.
이렇게 오차가 생긴 이유로는 앞에서 말했듯이 실험 시 계산상의 오차와 그래프를 읽는 것에서 발생했을 수 있다. 정확한 조성(x2, x1)을 구할수 없고 을 0.800이라 가정하고 계산하였기 때문이다. 그리고 우리가 처음 800ml 0.5mol의 물-메탄올 용액을 만들 때 계산보다 약간 다르게 제조했기 때문에 여기서도 오차가 생기게 되는데 이것들은 어느 실험에서나 발생할 수 있는 오차이다. 두 번째로는 우리가 실험할 때 온도가 일정하지 않고 75℃에서 79℃사이로 올라감을 관찰할 수 있었는데 증류는 온도에 영향을 받기 때문에 일정하게 유지되지 않았던 온도도 오차의 원인이라 할 수 있겠다. 세 번째로는 우리는 응축액과 혼합액을 각각 20ml 씩 추출하기로 했는데 어느 부분에서는 20ml가 넘은 경우도 있어 이도 오차의 원인으로 고려해야주어야 한다. 마지막으로는 실험상의 오차이다. 실험에서 중요한 점은 평형이 일어났을 때 용기속의 혼합용액과 응축액을 채취 해야 하는 것인데 우리가 평형이 된 시점을 정확히 알 수 없기 때문이다.
이러한 여러 가지 오차를 해결하는 방법으로는 여러 번의 실험을 통해 평균값을 구하는 방법이 오차를 줄일수 있는 방법이라고 생각한다.
4. Conclusion
이번 실험은 물질 전달 과정중의 하나인 증류개념을 알아보기 위핸 기-액 평형 실험(단증류)을 하였다. 이 개념은 2학년 때 물리화학시간에 배웠는데 실제로 하게 되니 그때는 잘 몰랐지만 이젠 그래프가 이렇게 사용되는지 알았다.
실험장치는 매우 생소하였지만 실험 원리와 방법은 그리 어렵지 않았다. 하지만 평형에 도달하기까지의 시간 때문에 약간 오래 걸렸다
먼저 800ml 0..5mol을 만들기 위한 물과 메탄올의 양을 계산해주었고 용액을 시료주입구에 넣고 실험을 시작하였다. 평형에 도달했을 때마다 환류콕크를 열어주고 배출 콕크에서 응축물과 혼합물을 각각 20ml씩 추출하고 이때까지의 시간을 측정하였다. 그리고 질량과 용액의 식은 후의 온도를 재주었다. 온도를 잴 어느 정도가 충분히 식은 것일까 의문이 들었는데 적당히 식어 온도를 재어 일정한 값의 온도를 보일 때 측정하였다.
.우리 실험값으로 레이라이 식을 이용해 구한 메탄올과 물의 조성 비율은 77도씨에서 메탄올 0.7355 물 0.2645이다. 이론값에서는 77도씨에서 물의 조성이 0.3에서 0.4사이인데 사실 이정도면 꽤 성공적인 실험이라고 생각한다. 실제로 이론값과 많이 차이는 나지 않지만 오차를 살펴본다면 첫 번째 계산과 측정값에 대한 오차와 두 번째로는 온도가 일정하지 않고 올라간 점 마지막으로는 과연 평형에 도달하였을 때 혼합액과 응축액을 추출하였느냐이다.
레포트 도중 의문점이 발생하였는데 시험에서 응축액의 시간당 응축량을 알기 위하여 시간을 재었다. 시간은 11.48분 14.59 분 13.01분이었고 응축량 각각 16.92, 17.63, 18.06 g 이었다. 실험 데이터를 보면 시간에 따라 응축량이 많아지는 것도 아니고 실험결과를 내는데 시간은 쓰이지 않았다. 여기서 시간과 응축량의 관계가 궁금해졌다. 실험 책에서는 증류 온도를 바꿔 실험하는 과정이 더 있는데 우리 실험에서는 하지 않았다. 기회가 된다면 증류온도에 따른 기-액 평형 실험을 해보고 싶다.
5. REFERENCES
[1] 단위조작 입문, 박창호 외 6명 , 지인당 , p.175~186
[2] 물리화학 , Alberty Silbey , 사이텍 미디어 , p.214~228
[3] 단위조작, 배광수외 8명 , 희중당 , p.416~417
,;
50
위 식을 통해서 I2를 구해보면 I2 = 0.2442가 나왔다. 그럼 는 32.5 이다.
L1 = 0.6906 kg
L2 = 0.3982 kg
원료의 조성 x1 = 50
잔류액의 조성 x2 = 32.5
위와 같이 메탄올의 몰분율은 0.7355 임을 계산해 낼 수 있다.
3-4. Discussion
실험을 하기 위해 먼저 0.5mol의 메탄올용액을 만들어야했다. 구하는 방법은 위 식 (1)과 같다. 계산으로는 물 245.7ml 메탄올 554.3ml이 나왔으나 우리 실험의 편의와 측정과정에서 이러한 오차는 무시할 수 때문에 물 246ml , 메탄올 554ml 으로 섞어 용액을 만들었다.
실험 장치와 실험방법은 다른 실험들과 비교했을 때 비교적 어렵지 않았다. 하지만 응축할 때 까지 시간이 걸리므로 기다리는 시간이 많았고 정확한 실험을 위해서는 실 온도가 일정할 때 즉, 평형상태에 도달하였을 때의 순간을 정확히 잡아 측정해야하는데 실험 상 정확하게 하기는 힘들어 우리 조는 환류용기에서 환류 콕크 쪽으로 용액이 흘러나갈 때쯤에 시간을 재고 응축액을 받았고 그 지점을 잘 맞추기 위해 노력했다. 처음 15분 정도 환류를 시켜주었으며 그다음에는 실험 책에 나와 있는 데로 실험을 하였다. 온도는 75-76-77 이런 식으로 일정하지 않았지만 대략 77도씨에 많이 머물러 있었기 때문에 77도라고 가정하고 데이터 값을 내었다. 시간에 따른 응축량은 각각 16.63, 16.92, 17.63, 18.06 g 으로 시간에 따라 응축량이 많아짐을 보였다. 이에 따라 비중은 0.80 0.73 0.56. 0.34 로 줄어듦을 볼 수 있었다. 시간은 처음 환류시간을 제외하고 11.48분 14.59 분 13.01 분으로 일정하다거나 크게 연관성이 없어 보이지만 1-2분내외로 차이가 났으므로 거의 비슷하다고 볼 수 있었다. Table.5는 실험값과 레이나식을 이용해 구한 이론값과 비교하기위한 Table 인데, 여기서 우리 실험 데이터가 미비하기 때문에 각각의 정확한 값을 정의할 수 없어 을 실험 책에 나와 있는 0.800으로 하여 계산하였다. 여기서 오차가 발생했을 것이다. 계산결과 메탄올의 몰분율은 0.7355가 나왔다. 실험책의 표-3을 보면 우리조의 실험 온도는 77도이므로 이때 x의 분율은 (물의 분율) 0.3과 0.4 사이여야하고 y,메탄올의 분율은 약0.665-0.729 사이어야한다. 하지만 우리 실험값에서의 몰분율은 0.7355가 나왔는데 이는 이론적으로는 온도가 73˚c~75˚c 일 때의 몰분율이다.
이렇게 오차가 생긴 이유로는 앞에서 말했듯이 실험 시 계산상의 오차와 그래프를 읽는 것에서 발생했을 수 있다. 정확한 조성(x2, x1)을 구할수 없고 을 0.800이라 가정하고 계산하였기 때문이다. 그리고 우리가 처음 800ml 0.5mol의 물-메탄올 용액을 만들 때 계산보다 약간 다르게 제조했기 때문에 여기서도 오차가 생기게 되는데 이것들은 어느 실험에서나 발생할 수 있는 오차이다. 두 번째로는 우리가 실험할 때 온도가 일정하지 않고 75℃에서 79℃사이로 올라감을 관찰할 수 있었는데 증류는 온도에 영향을 받기 때문에 일정하게 유지되지 않았던 온도도 오차의 원인이라 할 수 있겠다. 세 번째로는 우리는 응축액과 혼합액을 각각 20ml 씩 추출하기로 했는데 어느 부분에서는 20ml가 넘은 경우도 있어 이도 오차의 원인으로 고려해야주어야 한다. 마지막으로는 실험상의 오차이다. 실험에서 중요한 점은 평형이 일어났을 때 용기속의 혼합용액과 응축액을 채취 해야 하는 것인데 우리가 평형이 된 시점을 정확히 알 수 없기 때문이다.
이러한 여러 가지 오차를 해결하는 방법으로는 여러 번의 실험을 통해 평균값을 구하는 방법이 오차를 줄일수 있는 방법이라고 생각한다.
4. Conclusion
이번 실험은 물질 전달 과정중의 하나인 증류개념을 알아보기 위핸 기-액 평형 실험(단증류)을 하였다. 이 개념은 2학년 때 물리화학시간에 배웠는데 실제로 하게 되니 그때는 잘 몰랐지만 이젠 그래프가 이렇게 사용되는지 알았다.
실험장치는 매우 생소하였지만 실험 원리와 방법은 그리 어렵지 않았다. 하지만 평형에 도달하기까지의 시간 때문에 약간 오래 걸렸다
먼저 800ml 0..5mol을 만들기 위한 물과 메탄올의 양을 계산해주었고 용액을 시료주입구에 넣고 실험을 시작하였다. 평형에 도달했을 때마다 환류콕크를 열어주고 배출 콕크에서 응축물과 혼합물을 각각 20ml씩 추출하고 이때까지의 시간을 측정하였다. 그리고 질량과 용액의 식은 후의 온도를 재주었다. 온도를 잴 어느 정도가 충분히 식은 것일까 의문이 들었는데 적당히 식어 온도를 재어 일정한 값의 온도를 보일 때 측정하였다.
.우리 실험값으로 레이라이 식을 이용해 구한 메탄올과 물의 조성 비율은 77도씨에서 메탄올 0.7355 물 0.2645이다. 이론값에서는 77도씨에서 물의 조성이 0.3에서 0.4사이인데 사실 이정도면 꽤 성공적인 실험이라고 생각한다. 실제로 이론값과 많이 차이는 나지 않지만 오차를 살펴본다면 첫 번째 계산과 측정값에 대한 오차와 두 번째로는 온도가 일정하지 않고 올라간 점 마지막으로는 과연 평형에 도달하였을 때 혼합액과 응축액을 추출하였느냐이다.
레포트 도중 의문점이 발생하였는데 시험에서 응축액의 시간당 응축량을 알기 위하여 시간을 재었다. 시간은 11.48분 14.59 분 13.01분이었고 응축량 각각 16.92, 17.63, 18.06 g 이었다. 실험 데이터를 보면 시간에 따라 응축량이 많아지는 것도 아니고 실험결과를 내는데 시간은 쓰이지 않았다. 여기서 시간과 응축량의 관계가 궁금해졌다. 실험 책에서는 증류 온도를 바꿔 실험하는 과정이 더 있는데 우리 실험에서는 하지 않았다. 기회가 된다면 증류온도에 따른 기-액 평형 실험을 해보고 싶다.
5. REFERENCES
[1] 단위조작 입문, 박창호 외 6명 , 지인당 , p.175~186
[2] 물리화학 , Alberty Silbey , 사이텍 미디어 , p.214~228
[3] 단위조작, 배광수외 8명 , 희중당 , p.416~417
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