단증류

소개글

실험레폿

목차

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 원리
Ⅲ. 실험 장치 및 방법
Ⅳ. 결과
Ⅴ. 고찰
Ⅵ. 결론
Ⅶ. 참고 문헌 및 기호설명

본문내용

Ⅰ. 서론
증류는 물질 이동 조작 중에서도 매우 중요한 단위 조작으로서 화학 실험실 및 화학 공장에서 자주 이용되고 있는 방법 중의 하나이다. 불순물을 포함하는 액체를 정제하는데 사용되는 조작법으로 비휘발성의 액체와 휘발성의 액체 분리와 두 개 또는 그 이상의 휘발성 액체를 분리하는데 잘 이용된다. 액체의 분자는 비점 이하에서도 표면으로부터 주위의 공간에서 가스 상태로 되려는 경향이 있다. 이와 같은 순수한 화합물 분자의 표면으로부터 증발되려는 경향은 일정한 온도에서의 특유한 성질로서 증기압(Vapor pressure)이라 한다.
어떤 물질의 증기압은 온도의 상승에 따라 증가하고 어떤 물질의 비점은 증기압이 대기압과 일치할 때의 온도를 말한다. 보통의 증류에 있어서 그 액체 위에 있는 전압력은 대기압과 같다. 따라서 정밀한 실험 조작을 요하는 증류에 있어서는 증류 중의 기압을 고려할 필요가 있지만, 보통은 대기압의 변화에 따른 비점의 차가 생긴다는 것을 무시할 수 있다.
두 성분 이상의 혼합 액체를 증류에 의하여 각 성분으로 분리하려면 각 성분의 비점 차 또는 액체의 특성에 따라 증류 장치의 여러 가지 형태를 고안하여 보다 효과적으로 순수한 성분을 쉽게 분리할 수 있다.
이번 실험에서는 이성분계에 대한 단열 장치의 단증류 실험을 통하여 회분 조작의 의미와 그 이론을 이해하고 공비 혼합물이라는 개념 하에 증류된 물질의 비중을 측정해 본다.

Ⅱ. 원리
실험실에서 사용하는 증류 방법과 같이 가지 달린 플라스크에 적당한 조성의 용액을 넣고 가열하여 발생한 증기를 응축기를 통하여 응축 액화시켜 계 외로 빼내는 증류 방식을 단 증류라 한다. 엄밀한 의미에서는 이때 발생한 증기가 플라스크 내벽에서 일부분이나마 응축하는 일이 없어야 한다. 이 때, 혼합 용액 중의 휘발성 물질이 증발함에 따라 증류 용기에 남아 있는 용액의 량과 조성은 계속 변하게 되는데, 이론적으로 이들의 관계를 다음
같이 구할 수 있다.
단증류에서 얻어지는 유출액 및 증류 잔액의 양과 조성의 관계를 물질 수지를 통해서 계산할 수 있다. 증류 잔액을 L[㎏], 조성을 x[wt%]로 하여 이들의 극소량 dL[㎏]만을 증류하고 이 때의 증기의 조성은 x에 평형한 y[wt%]라고 하면 저비점 성분에 대하여 다음의 물질 수지가 성립한다.



여기서, 는 매우 작은 값이므로 이를 무시하면 다음 식을 얻을 수 있다.

이 식을 적분하면

참고 자료

✎ W.L. McCabe, J.C. Smith, P.Harriott,"Unit Operations of Chemical
Engineering", McGraw-Hill, 7th ed., 2005, 해석판, 이화영/전해수/ 조영일 공역.
✎ McAdams, W.H : "Heat Transmission"
✎ 화공생명시스템실험 Text Book - 전달현상실험, p.39 ~ 46