액체-증기평형

소개글

액체-증기평형에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험방법

1.이론

2.실험기구 및 시약

3.실험방법

4.실험결과

5.고찰

6.결론

7.참고문헌

본문내용

끓는점을 가지고 있는 이성분 액체계의 끓는점-조성곡선을 결정하는 것이었다. 함께 끓는 혼합물이란, 두 성분 이상의 혼합액과 평형상태에 있는 증기의 성분비가 혼합액의 성분비와 같을 때의 혼합액으로 공비혼합물이라고도 한다. 일반적으로 라울의 법칙을 따르거나 거의 벗어나지 않는 용액을 증류하면 끓는 데 따라 조성이 변하며, 끓는점도 상승 또는 하강하는 것이 보통이다. 그러나 특별한 성분비의 액체는 순수액체와 같이 일정한 온도에서 성분비가 변하지 않고 끓는데, 이때 용액과 증기의 성분비는 같아진다. 이 경우 계는 공비상태에 있다고 하고, 그 성분비를 공비조성, 그 용액을 함께 끓는 혼합물, 이때의 끓는점인 평형온도를 함께 끓는점이라고 한다. 공비상태는 압력에 의해서 변화하며, 함께 끓는점은 성분비와 끓는점과의 관계를 나타내는 끓는점곡선 상에서 최소값 또는 최대값을 보인다. 이러한 함께 끓는 혼합물은 보통 증류로는 그 성분을 분리할 수 없으므로 압력을 변화시키는 방법, 휘발성 또는 비휘발성인 제3의 성분을 첨가하는 방법, 흡수 또는 추출하는 방법 등으로 증류분리시킨다.
먼저 책에 있는 표 대로 시약을 만들어 굴절률을 측정하고, 끓는점 측정 장치를 설치한다. 목2개 달린 플라스크에 순수한 메탄올 50ml를 가한 후 가변변압기에 넣고 50V에서 가열한다. 이 때, 용액이 끓으면 그 때의 온도를 측정하고, 주사기를 사용하여 증류 액과 남은 액을 채취한 후 각각의 굴절률을 측정한다. 증류 액을 버리고 장치를 씻어 깨끗이 건조한 후, 다시 원래대로 설치하고, 남은 액과 증류 액의 굴절률이 같아질 때까지 표에 나와 있는 대로 벤젠을 가하고 실험한다. 이 실험이 끝나면 메탄올 대신 벤젠 50ml를 사용하여 같은 방법으로 실험하면 된다. 단, 이때는 메탄올을 가해준다. 이 실험에서 측정한 값은 실험결과에 나타내었다. 먼저 처음에 측정한 굴절률로 몰분율을 구하고, 그 값을 이용하여 몰분율에 따른 굴절률의 그래프를 그린다. 다음으로 몰분율에 따른 굴절률의 그래프를 이용하여 남은 액과 증류 액에서의 메탄올과 벤젠의 몰분율을 구하고, 메탄올의 몰분율에 따른 끓는점 그래프를 도시한다. 이 그래프에서 네 곡선이 만나는 점을 이용하면 메탄올의 몰분율과 함께 끓는점을 구할 수 있다. 우리 조의 경우는 네 곡선이 만나는 점을 찾을 수 없었으므로 벤젠 50ml를 사용한 실험에서 얻어진 두 개의 곡선이 만나는 점과 메탄올 50ml를 사용한 실험에서 얻어진 두 개의 곡선이 만나는 점을 각각 구하여 평균값을 구했다. 이 값은 몰분율이 0.6966, 함께 끓는점이 60.8℃였다. 다음으로 메탄올의 무게 퍼센트와 이론값과의 오차를 계산하였는데 무게 퍼센트는 48.50%였고, 이론값과의 오차는 메탄올의 무게 퍼센트가 22.5%, 끓는점이 4.37%였다. 이러한 오차가 생긴 이유는 항온조의 온도가 실험하는 동안 계속 20℃를 유지하지 못하고 미세한 변화를 보였고, 끓는점을 육안으로 판별하여 읽었기 때문에 생겼다. 또한 실험에 사용한 시약인 벤젠과 메탄올이 모두 휘발성을 가지고 있으므로 굴절률을 측정하는 동안 휘발되었기 때문에 굴절률이 정확하게 나오지 못했다.
Ⅵ. 결론
이 실험에서는 먼저 부피를 6ml로 일정하게 한 후, 메탄올과 벤젠의 조성을 변화시켜가면서 그것의 굴절률을 측정하여 그래프를 그렸다. 다음으로 이 그래프를 이용하여 남은 액과 증류 액의 굴절률로 몰분율을 구하고, 메탄올의 몰분율에 따른 그래프를 도시했다. 이때, 이 그래프에서 남은 액과 증류 액의 굴절률이 같아지는 부분은 메탄올의 조성을 나타내고, 혼합액은 순수액체와 같이 일정한 온도에서 성분비가 변하지 않고 끓기 때문에 함께 끓는 혼합물임을 알 수 있다. 따라서 이때의 끓는점이 함께 끓는점이다. 우리 조에서는 몰분율이 0.6966, 함께 끓는점이 60.8℃로 나왔다. 그리고 이 그래프는 메탄올을 기준으로 삼아 그렸는데 몰분율의 합이 1이므로 벤젠을 기준으로 삼아 그려도 똑같은 결과를 얻을 수 있을 것이다. 마지막으로 메탄올의 무게 퍼센트와 이론값과의 오차를 계산하였는데 무게 퍼센트는 48.50%였고, 오차는 메탄올의 무게 퍼센트가 22.5%, 끓는점이 4.37%였다. 이러한 오차가 나온 이유는 시약이 가진 휘발성과 미세한 온도의 변화 때문이다.
Ⅶ. 참고문헌
① F. Daniells & R.A Alberty, 이일춘, 물리화학, 녹문당, 1979, 248~253p
② D.W Atkins, 물리화학, 자유아카데미, 1995, p110~111

키워드

함께 끓는 혼합물,   라울의 법칙,   몰분율,   함께 끓는점