[화공기초실험] 3성분계의 상평형도 결정

소개글

물, 톨루엔, 아세톤으로 이루어진 3성분 액상계의 상평형도(phasediagram)를 결정하고, 이를 정삼각형 좌표계에 나타내는 실험레포트입니다.
3성분계의 상평형도 결정 실험입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 사항
6. 참고 자료 : 연습 문제
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 물, 톨루엔, 아세톤으로 이루어진 3성분 액상계의 상평형도(phasediagram)를 결정하고, 이를 정삼각형 좌표계에 나타낸다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 정삼각형 좌표계
3성분계의 자유도는 Gibbs phase rule에 따라 (5-p)로 나타내어진다. 3성분계는 상이 하나이면 계의 상태를 정의하는데 4개의 변수가 필요하다. 이러한 계를 평면에 나타내는 것이 불가능하기 때문에, 온도와 압력을 일정하게 하여 변수를 줄여 표시하는 것이 보통이다. 그러면 계의 변수는 v = 3 - p가 되어 최대변수가 2개이므로 2차원 평면에 표시할 수 있다. 온도와 압력이 정해지고, 상이 하나인 계의 변수는 + + = 1의 관계를 갖는 조성 변수 , , 이다. 이들 중 어느 두 값이 정해지면 나머지 변수의 값은 위 관계식에 의해 정해진다.
3개의 조성변수를 평면에 나타내는데 정삼각형 좌표계가 이용된다. 삼각형내의 어느 점에서 각 변에 그어진 수직선분의 길이는 그 변의 반대쪽 꼭지점에 있는 성분의 조성 퍼센트를 나타낸다. 따라서, 그림 1에서 삼각형의 꼭지점 A, B, C는 각 100% A, 100% B, 100% C를 표시하며, AB 면에 평행한 선분(XY)위의 점들은 모두 AB변에 대한 수직거리가 동일하므로, C성분의 조성은 동일하다. 또한 정삼각형 좌표계에서 각 성분의 조성을 구하는 예를 보인다. P점에서의 C성분의 조성은, P점에서 꼭지점C에 대응하는 AB변과 평행한 직선을 그어 이 선과 AB변과의 수직길이로부터 구할 수 있다. 이와 같은 방법으로 A 및 B의 조성도 구할 수 있다.

그림2에서 보이는 바와 같이 꼭지점을 지나는 선분위의 점에서는 다른 두 성분의 비율이 같아진다. 즉, CN 선분위의 점들은 모두 A와 B 성분의 같은 비율로 포함되어 있음을 나타내고 있다.

참고 자료

물리 화학, Peter Atkins 3판, p.99～106 OXFORD, 2001년
물리화학 실험, 김경림, 자유아카데미, 1999년
물리화학의 원리, 박병각 외저, p.170～173, p.222～225, 학문사, 1995년