물리화학실험 예비레포트 액체의 상호 용해도

소개

물리화학실험, 액체의 상호 용해도 실험입니다.
빙초산의 용해도를 측정하고 분배의 법칙을 이해하는 실험입니다.

목차

1. 서론

2. 실험 이론
1) 용해도
2) 액체간의 상호용해도
3) 용질의 선택
4) 분배의 법칙 (분배율)
5) 분배법칙의 보정
6) 3성분 계의 상평형 그림 (삼각도)

3. 실험기구 및 시약
1) 실험장치 및 기구
2) 시약 및 시료
3) 실험방법

본문내용

1. 서론

서로 섞이지 않는 물-벤젠 용액에 빙초산을 가하여 용액에 대한 빙초산의 용해도를 측정하고 세 가지 액에서 이루어지는 용액의 조성을 삼각도로 나타낸다. 또한 이 과정에서의 분배의 법칙을 조사한다.

2. 실험 이론

1) 용해도

용해란 용질과 용매가 고르게 섞이는 현상을 말한다. 용해도는 일정온도에서 일정량의 용매에 최대로 녹을 수 있는 용질의 양을 의미한다. 용해도는 온도, 용매의 종류, 양, 용질의 종류에 따라 다르다.

2) 액체간의 상호용해도

일정한 온도에서 A, B 두 종류의 액체를 혼합할 때, 일정한 용액이 되지 않고 두 층으로 평형을 이루는 경우가 생긴다. 이때 한 층에는 A 속에 B가 녹아있고, 다른 층에는 B 속에 A가 용해되어 있다. 이렇게 상호 용해되어 있는 경우의 용해도를 상호 용해도라 한다.

3) 용질의 선택

물은 극성물질이고 벤젠은 무극성물질로 서로 섞이지 못한다.
따라서 실험에서 사용되는 용질은 물(극성물질)과 벤젠(무극성물질)에 모두 녹을 수 있는 물질이어야 한다.
아세트산은 증류수와 수소결합을 하며 용해되고 아세트산 분자끼리의 수소 결합으로 생성된 아세트산 이합체와의 반데르발스 힘에 의해 벤젠도 용해된다.
따라서 실험에서 아세트산을 용질로 사용할 수 있다.
이외에도 에탄올은 친수성기와 친유성기를 함께 가지고 있어 물과 벤젠에 모두 섞일 수 있다.

4) 분배의 법칙 (분배율)

- 일정 온도에서 서로 혼합되지 않는 2종류의 액체를 같은 용기에 넣으면 밀도 차이에 의해 두 층으로 나눠진다. 이때 양쪽 용매에 가용인 용질을 가하여 섞어주면, 두 용매 중 용질의 농도비가 일정하게 된다.
분배된 용질 분자가 주 액상으로 같은 상태로 존재하는 경우에만 성립하고 각각 다른 상태로 녹아있는 경우에는 성립하지 않는다.

용질 C의 농도비는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
C_B/C_A =K

여기서, C_A: 용매 A에 녹는 C의 농도 (gmol/cm3)
C_B: 용매 B에 녹는 C의 농도 (gmol/cm3)

참고자료

· 조성일, 김덕찬, 이도원, 정철수, <화학공학기초실험>, 청문각, 2007, 55-57p
· Peter Atkins, Julio de paula, <물리화학>, 교보문고, 2017, 216p