삼각도를 이용한 상평형도 예비

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
본 실험은 상의 개념을 이해하고, 서로 다른 3개의 성분이 섞여있는 용액인 3분계에 대한 상평형도를 이해한다. 실험 1은 아세톤-증류수 혼합물로 각 wt%맞게 용액을 제조 후 , 톨루엔을 첨가한다. 실험 2는 아세톤-톨루엔 혼합물을 각 wt%맞게 제조 후, 증류수를 첨가한다. 이를 통해 상분리가 일어나는 백탁 지점에서의 혼합 용액 내 각 용매의 wt%를 구한다. 해당 실험값을 삼각도에 그려 실험 결과 값에 따른 상평형도를 그린다. 해당 그래프가 실제 에탄올-톨루엔-증류수 상평형도와 유사한지 확인한다.

2. 바탕 이론
①상
하나의 상이란 특정 물질이 모든 지점에서 화학적 및 물리적인 성질(밀도, 비열, 비점) 등이 동일하게 나타날 때 해당 물질을 하나의 상이라고 칭한다. 이 때, 하나의 물질 내에서 특정 온도 및 압력에 따라서 해당 물질 내는 다 상계가 존재할 수 있다. 상은 크게 균일계와 불균일계로 구분된다. 균일계의 경우, 일반적으로 기체, 액체, 고체로 구분된다. 하지만 분규일계의 경우, 이러한 고체, 액체, 기체상이 2개 이상 혼합하여 존재하는 상을 의미한다.
이 때, 특정 순순한 하나의 물질에 대해서 압력 및 온도 관계성에 따라서 상의 분리를 표현한 것을 Phase diagram, 즉 상도표라고 한다. 해당 그래프에서 상을 구분하는 경계선 부분은 순수한 물질이 2개의 상으로 구성된 지점으로, 파란 선을 예로 들어 설명하면, 해당 지점에서 물질은 기상과 액상이 공존하는 영역이 된다. 또한 삼중점에서는 해당 물질이 기체, 액체, 고체의 3개의 상이 공존하는 지점을 의미한다. 액상과 기상은 구분하는 critical point(임계점) 이상의 온도 및 압력을 가해주면 해당 물질은 초임계 유체에 해당하는 성질을 나타낸다. 해당 물질은 분자의 밀도는 액체와 유사하지만, 점성도는 낮아 기체에 가까운 성질을 가지는 특성을 나타낸다.

참고 자료

Warren L. McCabe 외 2명, McCabe의 단위조작(7판), McGraw Hill Education Korea, 2017, p. 655~656
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2019 3학년 2학기 단위조작 pdf