추출(Extraction)

목차

1. 목적
2. 이론
3.실험장치와 시약
4. 실험 방법
5. 실험 결과와 정리
6. 연구과제
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

tion coefficient)와 분배비(distribution ratio)라는 두 용어는 섞이지 않는 두 용매들 사이에서 용질이 분배되는 것을 설명하는데 사용된다. 두 용어 사이의 차이를 분명히 이해하는 것이 중요하다.
분배계수는 섞이지 않는 두 용매사이에서의 용질의 분배를 나타내는 하나의 평형상수이다. 섞이지 않는 두 액체(에테르, 증류수)상으로 acetic acid를 가하고 흔들어 주면, 아래의 식으로 재빨리 평형이 이루어진다.
CH_3 COOH_(water)~~~~~⇔~~~~~~CH_3 COOH_(ether)
평형상수 K는 activity(활동도)의 ratio로 나타난다.
K_d =~~ A_{CH_3 COOH (ether) } over A_{CH_3 COOH (water)}##
&A~=~activity
이때의 평형상수 K를 분배계수라 한다. activity는 activity coefficient와 농도의 곱으로 나타나므로 다음과 같이 쓸 수 있다.
K_d ={Υ_{CH_3 COOH (ether)} C_{CH_3 COOH (ether)}} over {Υ_{CH_3 COOH (water)} C_{CH_3 COOH(water)}}
여기에서 activity coefficient는 두상에서 변화하는 비율이 동일하다. 즉,
Υ_{I_2 (octane)} over Υ_{I_2 (water)}
는 constant하게 되는 것이다. 하지만 각 상에서의 activity coefficient는 거의 1에 가까우므로 무시할 수 있다. 이렇게 되면 분배계수 Kd에서 농도의 비로 나타나는데 이것을 분배비라 한다.
D = C_{CH_3 COOH (ether)} over C_{CH_3 COOH (water)}
에테르, 물을 용매로한 이 계(system)에서는 분배계수 Kd와 분배비 D는 동일하다고 볼 수 있다. 하지만 더 복잡한 계에서는 분배계수 Kd와 분배비 D는 상당히 다름을 인지하여야 한다. 무엇보다도 중요한 것은 분배비 D는 용질의 전체 양이나 전체 농도와는 무관하며 용매의 종류와 용질의 종류, 온도, 압력에만 영향을 받는다는 것이다. 이러한 이론에 따르면 앞의 과정에서 분배비
D= M_1 over M_2
으로 나타내어도 무방하다.
일반적으로 용질 S가 상1(가벼운 액체상)과 2(무거운 액체상) 사이에 분배된다고 할 때 분배비 D는 다음과 같이 나타난다.
D= {상1~속에~녹아~있는~용질~S의~농도}OVER {상2~속에~녹아~있는~용질~S의~농도}
·Nernst 분배 법칙에 의하면 혼합물의 각 상이 낮은 농도의 섞이지 않는 용액으로 존재할 때 정확한 분배비를 구할 수 있다그리고 분배비 D는 용매의 종류,용질의 종류, 온도, 압력에만 영향을 받아 용질과 용매의 농도에 관계없이 일정하다.
3) 추출을 위한 용매의 조건은 무엇인가?
① 선택도(選擇度, selectivity)또는 선택성이 커야 한다.
추제를 목적으로 하는 추질은 가능한 많이 용해하되 원용매는 되도록 용해되지 않는 선택도가 큰 것이 필요하다. 이것을 정량적으로 표시하면 성분A에 대한 추제S의 선택도 β는 다음과 같다.
β= K_A over K_B = {y_A OVER x_A } OVER {y_B OVER x_B } = {y_A OVER y_B } OVER {x_A OVER x_B }
여기서
x
는 추잔상에서의 분율이고
y
는 추출상에서의 분율이다. 또
A
는 추질,
B
는 원용매,
K
는 분배계수이다. 추제가 많이 필요하기 때문에 그 값이 클수록 분리효과가 크다(상계점에서는
beta =1.0
으로 분리가 불가능하다.).
② 회수가 용이해야 한다.
③ 값이 싸고 화학적으로 안정해야 한다.
④ 비점 및 응고점이 낮으며 부식성과 유독성이 적고 추질과의 비중차가 클수록 좋다
⑤ 두 용액의 밀도차가 커야 한다.
7. 결론
혼합되어 있는 두 성분의 액체를 추출용매를 사용하면 분배법칙에 의해 하나의 액체로부터 다른 액체를 분리해낼 수 있고 이 과정에서 사용되는 추출용매를 많이 사용할수록, 추출해내는 단계를 많이 할수록 분배되는 추출효율은 높다.
8. 참고문헌
1) 고완석 외 단위조작(p213) 보문당 1998
2) 박기채 외(번역) 분석화학 심구당
) 김강진 외 정량분석(p.394-395) 자유아카데미 1994
4) 최재성 분석화학( p467-469) 동화출판
5) 화공 편찬위원회 화학공학편람(p541) 집운사
6) 박원규 외 화학공학(p217) 형설출판사
7)화학교재 연구회 일반화학 실험 학문당

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