물리화학실험-3 성분계의 상평형도 결정

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물리화학실험-3 성분계의 상평형도 결정에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

1.0 0
90 10 0.9 0.1
80 20 0.8 0.2
70 30 0.7 0.3
60 40 0.6 0.4
50 50 0.5 0.5
40 60 0.4 0.6
30 70 0.3 0.7
20 80 0.2 0.8
10 90 0.1 0.9
0 100 0 1.0
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
톨루엔 물 톨루엔 물
WT% 상평형도 몰분율 상평형도
㈂ 임계점
(임계점은 실험자료를 바탕으로 위의 그래프에 작성하면 됨)
4. 결과 분석 및 검토
이 실험은 물, 톨루엔, 아세톤으로 이루어진 3성분 액상계의 종말점을 찾고 이 액상의 상평형도를 정삼각형 좌표계에 나타냄으로써 3성분 액상계의 상평형 거동과 정삼각형 좌표계를 이해하는 실험이다.
액체-액체 혼합계로써 먼저 물과 톨루엔을 삼각 플라스크에 넣으면 이 두 액체는 두 층으로 나뉜다. 극성인 액체(물)와 비극성인 액체(톨루엔)를 혼합하였을 경우에는 섞이지 않기 때문이다. 섞이지 않고 두 층으로 나뉘어진 삼각 플라스크에 아세톤을 조금씩 가하면 어느 한 층의 부피가 점점 줄어들면서 두 층이 서로 용해되어 섞이기 시작하고 종말점에 도달하면 한 층으로 합쳐진다.
이 실험은 톨루엔 9ml에 물 1ml 씩을 첨가하는 실험과 물 9ml에 톨루엔 1ml 씩을 첨가하는 실험으로 두 가지를 실험을 하는 것이다. 우리 조는 세명이어서 두명은 실험을 하나씩 맡아 실행하고 한명이 데이터를 적는 것으로 분담을 하여 실험을 했다. 나는 물 1ml씩을 톨루엔 9ml에 첨가하는 실험을 맡아서 실행했다. 처음의 적정에서 물 1ml와 톨루엔 9ml이 섞여 있을 때 적정에 필요한 아세톤의 양을 10ml라 생각하고 과감히 넣었다. 그래도 적정이 되지 않고 두 층으로 나뉘어 있었다. 그 후 나는 1ml씩을 첨가 해보았다. 이런 식으로 하여 13ml의 아세톤을 넣자 두 액체가 혼합되었다. 또 1ml의 물을 첨가하여 두 층으로 분리된 물과 톨루엔을 아세톤으로 다시 적정하였다. 이 실험에서는 아주 미세한 양의 아세톤이라도 초과하여 가한다면 종말점을 금새 임계점을 지나쳐 버렸다. 이러한 이유로 내가 실행한 실험에서 나는 10번 중 5번을 적정에 실패했다. 적정에서 임계점을 지나치면 혼합물이 투명해 진다. 이럴 경우 소량의 물이나 톨루엔을 가하면 다시 두 층으로 나뉘게 된다. 그러면 다시 아세톤으로 적정하면 된다. 내가 한 실험은 그나마 물과 톨루엔의 층 구분이 쉬운 것이었는데도 이렇게 많은 실수를 한 것이 우리 조원들에게 미안하다. 이런 실수들이 실험 Data에서 wt%와 몰분율을 계산한 결과에서 나타났다. 실험을 진행할수록 매회 아세톤의 wt%가 증가해야 하는데 7회에서부터는 감소하기 시작했다. 이것은 아세톤의 첨가량이 종말점을 오버해 버렸기 때문이다. 이 실험은 아세톤을 얼마씩 가하라는 지표가 없어서 오로지 실험자의 직감으로 아세톤을 가해야 하는 것이라 많은 실수가 있었다. 또한 상의 경계를 구별하는 것 역시 실험자를 난감하게 했다. 하지만 실험자가 좀 더 신중히 실험에 임했다면 그리 문제되지 않은 것이었다고 생각한다. 나의 잘못으로 실험도 많은 오차를 갖게 되었고 Data에서도 많은 오차가 생겼다. 실험에 임할 때 신중히 해야겠고 사전지식도 충분히 갖추어야 겠다.
5. 연습 문제
가. 다음 혼합물에 대하여 각 물질의 무게 퍼센트 및 몰분율을 계산하라.
㈎ 물 1.00 ml + 톨루엔 9.00 ml + 아세톤 19.50 ml
㈏ 물 9.00 ml + 톨루엔 5.00 ml + 아세톤 30.32 ml
나. 용해도 곡선상의 점들이 다음 조성을 갖는다. 용해도 곡선을 그려라.
용해도 곡선상의 점들의 조성 ( WT% )
성 분 번 호
A
B
C
1
2
3
4
5
6
7
8
0
16
25
30
27
20
10
0
90
70
55
40
27
20
16
14
10
14
20
30
46
60
74
86
A
100 0
90 10
80 20
70 30
60 40
50 50
40 60
30 70
20 80
10 90
0 100
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
B C
6. 참고문헌
1. Peter Atkins, “물리 화학”, 3판, P.99～P.106 OXFORD (2001년)
2. 김경림, “물리화학 실험”, 자유아카데미(1999년)
3. 박병각 외저, “물리화학의 원리”, P.170～P.173, P.222～P.225, 학문사 (1995년)

키워드

3 성분계,   상평형도 결정,   3성분 액상계,   상평형 거동,   정삼각형 좌표계 이해 ,   3 성분계의 상평형도 결정