3성분계의 상평형

소개글

3성분계의 상평형에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 실험 방법

Ⅱ. 실험 결과

Ⅲ. 고찰

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

실험 시 주의사항
가능한 한 후드 안에서 실험을 진행한다.
톨루엔은 85% 이상일 때 유독물질, 사고대비 물질로 분류되므로 주의한다.
반응 후 용액은 폐수통에 버린다.
사용한 기구 및 시약
삼각 플라스크 스탠드 피펫
뷰렛
톨루엔_ C6H5CH3 아세톤_ C3H6O
몰질량: 92.14 g/mol 몰질량: 58.08 g/mol
제조회사: SK Chemicals 제조회사: 대정 화학&금속
Ⅱ. 실험 결과
♣ 측정 및 보고사항
매 적정 종말점에서의 용액 조성의 무게％와 몰분율종말점까지 사용된 물, 톨루엔, 아세톤의 총 양을 X, Y, Z ml 이라 하면 조성은 다음 식으로 구할 수 있다.
물의 wt% =
물의 몰분율 =
(1) 물 1mL+톨루엔 9mL
횟 수
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
물(mL)
1.00
2.00
3.50
4.50
5.50
6.50
7.50
8.50
9.50
10.5
톨루엔
(mL)
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
적정
아세톤
(mL)
14.0
19.4
25.1
28.1
29.7
31.8
33.5
35.5
36.7
38.5
물의 wt%
5.02
7.93
11.2
13.0
14.9
16.4
17.9
19.1
20.5
21.5
톨루엔의 wt%
39.2
31.0
25.0
22.6
21.2
19.7
18.6
17.6
16.8
16.0
아세톤의 wt%
55.8
61.1
63.8
64.4
63.9
63.8
63.5
63.3
62.7
62.5
물의 몰분율
0.17
0.24
0.31
0.34
0.38
0.41
0.43
0.45
0.47
0.49
톨루엔의 몰분율
0.26
0.18
0.14
0.12
0.10
0.10
0.09
0.08
0.08
0.07
아세톤의 몰분율
0.58
0.58
0.55
0.53
0.51
0.49
0.48
0.47
0.45
0.44
(2) 정삼각형 좌표
① 톨루엔 9ml에 물 1ml 씩을 첨가한 경우
(1) 물 9mL+톨루엔 1mL
횟 수
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
물(mL)
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
9.00
톨루엔
(mL)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10
적정
아세톤
(mL)
14.2
17.5
20.5
22.9
24.7
26.7
28.9
31.1
33.3
35.5
물의 wt%
42.6
36.6
32.3
29.4
27.3
25.4
23.7
22.2
20.8
19.6
톨루엔의 wt%
4.11
7.05
9.34
11.3
13.2
14.7
16.0
17.1
18.1
18.9
아세톤의 wt%
53.3
56.4
58.4
59.3
59.5
59.8
60.3
60.8
61.1
61.4
물의 몰분율
0.71
0.66
0.62
0.59
0.56
0.54
0.52
0.50
0.48
0.46
톨루엔의 몰분율
0.02
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.08
0.09
아세톤의 몰분율
0.28
0.32
0.35
0.37
0.38
0.40
0.41
0.43
0.44
0.45
② 물 9ml에 톨루엔 1ml 씩을 첨가한 경우
※ 실험 과정 사진
뷰렛에 물을 넣은 사진
톨루엔과 물이 분리되어 존재하는 상태
톨루엔과 물이 아세톤에 의해 섞이는 모습
Ⅲ. 고찰
3성분계의 상평형은 물과 톨루엔이 분리된 수용액에 아세톤을 조금씩 첨가하여 적정하는 실험이다. 처음 실험을 하기 전에는 우리가 흔히 아는 물의 3중점과 같이 특정 온도와 압력을 유지시켜서 3중점을 만드는 것인 줄로만 알았다. 하지만 두 용액의 조성이 같아져서 경계가 사라지는 것을 확인하는 실험이라는 것을 이 실험을 통해서 알게 되었다. 상평형도는 지금껏 한번도 본 적이없기 때문에 결과값을 보고도 어떻게 상평형도를 그려야할지 막막했다. 예비이론을 여러번 읽고 나서 몇번 그려보고나니 어떻게 그려야할지 알게되었다. 결과의 상평형도 그림을 보면 알 수 있듯이 이론에서의 상평형 그림과 비슷하기는 하지만 그 범위가 한정되어있다. 그 이유는 조금씩 첨가하는 물질의 초기 조건을 1 mL로 잡았기 때문이다. 예를 들어서 톨루엔 9 mL에 물 1 mL씩 첨가하는 실험에서 물을 1mL가 아닌 0.1 mL부터 시작했다면 상평형도의 임계점 곡선이 처음부터 이어졌을 것으로 생각된다. 마찬가지로 10번의 실험을 통해 물을 총 10 mL가량 넣었기때문에 역시나 반대편 곡선도 중간에서 끊긴다. 첫 번째 실험에서 물의 양을 충분히 많이 넣었을때까지 실험을 진행하였다면 물의 wt %(질량 퍼센트)와 몰분율이 충분히 커져서 임게 곡선이 끝까지 그려졌을 것이다. 위의 결과에서는 실제 측정값과 이론을 토대로 예측한 곡선을 그려넣었다. 첫번째 실험에서 물을 추가 할 때 2 mL를 넣다가 3.5 mL를 넣은 이유는 3 mL를 넣고 실험을 하다가 실수로 아세톤을 너무 많이 넣어버려서 임계점을 측정하지 못했다. 따라서 물을 3 mL 넣은 상태에서 0.5 mL를 더 넣어주고 아세톤을 조금씩 넣어 적정하였다. 물이 3 mL일 때와 3.5 mL일 때의 아세톤과 톨루엔의 wt %(질량 퍼센트)와 몰분율이 다르지만 임계 곡선 상에 모두 포함되므로 그래프에는 영향이 없다. 따라서 [실험 방법 4, 만일 아세톤 첨가량이 많아 적정의 종말점을 지나쳤으면 소량의 물이나 톨루엔을 가해 두 층으로 분리되는 것을 확인한 후 다시 아세톤으로 적정한다. 첨가된 물이나 톨루엔의 양과 그때까지 가해진 아세톤의 양을 알아야 상평형도를 그릴 수 있다.]의 의미를 이해할 수 있다. 보다 정확한 그래프를 그리기 위해서는 위에서 언급했듯이 초기 첨가 용액을 1 mL보다 적게 하고 실험 횟수를 높여야한다. 또한 1 mL보다 적게 기준을 잡아야 밀도 높은 점을 찍어서 매끄러운 그래프를 그릴 수 있다.
Ⅳ. 참고문헌
“물리화학실험(초판1쇄)”, 이학일/노승백/최중재/공저, 계명대학교 출판부(2014), pp.48~49
“공업물리화학”, 나춘기/이무성/김학주/정학진/공편, 동화기술 출판부(1999), pp.158~160
“물리화학실험”, 최종하/정광우/이기학//공저, 자유아카데미(2013), pp.165~168

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