용매를 이용한 용질의 추출

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용매를 이용한 용질의 추출에 대한 보고서 자료입니다.

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phase1과 같이 의 값을 결정함으로써 다른 용질 농도를 이용해 구할 수 있다. 결국 phase1에서 일어나는 산 해리와 마찬가지로 phase2에서 dimer로 association이 일어난다면 식 ⑷는 분배상수 를 결정하는데 사용될 수 있다.
여기서 용질 농도만이 평형상수를 표현하는데 이용되고 있다. 이런 이유로, 처음 측정된 phase1의 용질의 전체 평형 농도와 phase2의 전체 평형농도를 결정함에 있어 고정된 부피비와 mass balance를 이용하는 것이 편리하다. 그러므로 만약 같은 양이 두 phase 모두에 쓰인다면 phase2 의 전체 평형 농도는 다음과 같이 주어진다.
⑸
는 순수한 두 번째 용매와 섞기 전 phase1의 용질의 농도이고 는 평형이 성립되고 난 후의 phase1의 전체 평형 농도이다. 적은비율의 추출 용매를 자주 사용하는 것은 큰비율의(전체적으로는 같은 양) 용매를 사용하는 것보다 훨씬 더 효율적으로 추출해낸다는 것이 대략적으로 알려져 있다. 이것은 association과 dissociation 와 같은 복잡한 과정이 포함되어 있지 않은 식 ⑴을 그대로 따른 결과이다.
용매1 VmL에 있는 용질의 몰수를 라 하고, 용매2 vmL를 사용하여 한번 추출한 뒤, 용매1 에 추출되지 않고 남은 용질의 몰수를 이라고 하면,
⑹
이 방정식을 에 관해 풀어보면,
⑺
용매2 vmL로 한 번 더 추출을 하였을 때, 용매 1에 추출되지 않고 남아있는 용질의 몰수는,
⑻
그러므로 이것을 일반화하여 용매2 vmL로 n번의 추출을 한다고 했을 때 추출되지 않은 채 남아있는 용질의 몰수는,
⑼
5. 장치 및 시약
100-mL 분별깔때기, 100-mL 삼각플라스크, 100-mL 둥근바닥플라스크, 25-mL 및 10-mL 부피피펫, 1.0N CH3COOH 또는 다른 산, CCl4, C2H5OC2H5, 0.5N NaOH, 0.01N NaOH, 항온조
아세트산 [Acetic acid]
화학식
CH3COOH
녹는점
16.5℃ (289.6K),
분자량
60.05g/mol,
끓는점
118.1℃ (391.2K)
밀도
1.049g/cm3
용해도
∞
사염화탄소 [Carbon tetrachloride]
화학식
CCl4
녹는점
-22.92℃ (250K),
분자량
78.11g/mol,
끓는점
76.72℃ (350K)
밀도
0.8786g/cm3
용해도
785mg/L (25℃)
6. 실험 방법
① 아세트산 수용액 0.5N 농도 용액을 준비한다.
※ 아세트산 수용액 의 정확한 농도는 NaOH 표준용액으로 적정하여 밝혀야 한다.
② 용액 30mL를 100-mL 분별깔때기에 부피피펫을 이용하여 넣은 다음, 30mL 다이에틸에테르를 첨가한다.
③ 분별깔때기를 고무마개로 잘 막아서 물이 안에 들어가지 않도록 하고, 5분마다 또는 그 이상으로 흔들면서 25℃의 항온조에 약 20분 정도 둔다.
※ 자주 콕을 열어서 가스를 빼주고, 가스가 나오지 않을 때까지 흔들어준다.
④ 용액이 평형 상태에 도달하면 분별깔때기를 항온조에서 꺼내고, 위층이 섞이지 않도록 조심하면서 아래층을 비커에 붓는다.
⑤ 용액 아래층을 10mL 취해 삼각플라스크에 옮기고, 페놀프탈레인을 지시약으로 사용하여 NaOH로 적정한다.
⑥ 용액 윗층도 10mL 취해 0.5N NaOH수용액으로 적정한다.
⑦ 유기용매를 CCl4로 바꾸어 위와 같은 방법으로 실험한다.
※ CCl4 실험은 0.5N NaOH로 적정한다.
7. 참고문헌
물리화학실험 / 대한화학회 / 淸文閣 / 2007 / p.63~68
Donald A. McQuarrie John D. Simon / Physical Chemistry
Experimental physycal chemistry / McGraw-Hill Book Company, Inc. / New York, 1956
화학평형 [化學平衡, chemical equilibrium]
http://100.naver.com/100.nhn?docid=173223
평형상수 [平衡常數, equilibrium constant]
http://100.naver.com/100.nhn?docid=181834
노르말농도 [-濃度, normality]
http://100.naver.com/100.nhn?docid=38402
아세트산 [Acetic acid]
http://en.wikipedia.org/wiki/CH3COOH
사염화탄소 [Carbon tetrachloride]
http://en.wikipedia.org/wiki/Ccl4

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