상평형 실험 예비보고서

소개

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목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 방법
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
상 평형에 대해 이해하기 위해 조성에 다른 2성분 계에서 임계온도를 찾고 이를 통해 온도-조성 상 평형 그림을 그려보고 이해하자.
2. 이론
(1) 상
상(phase) 이란 화학적 조성은 물론 물리적 상태까지 전체적으로 균일한 물질의 한 상태이다. 물질은 온도, 압력의 변화에 따라 기체, 액체, 고체와 같이 서로 다른 상을 가질 수 있다.
(2) 상 전이[1]
주어진 온도와 압력 조건에서 하나의 상에서 다른 상으로 자발적으로 변화하는 현상을 말한다. 모든 물질은 가장 낮은 깁스 자유 에너지 값(G)을 가지려는 성질이 있다. 그렇기 때문에 주어진 조건에서 깁스 자유에너지 값이 처음의 상보다 나중의 상이 더 낮은 경우 자발적 변화가 일어나게 된다. 만약 해당 조건에서 현재의 상이 가장 낮은 깁스 자유 에너지를 갖는 상이라면 상 전이는 일어나지 않는다.
물을 예로 들어보자. 1기압의 압력과 0℃ 미만의 온도에서는 액체인 물의 G보다 고체인 얼음의 G가 더 작다. 따라서 0℃ 1기압 조건에서 물은 자발적으로 얼음으로 상 전이를 한다. 하지만 0℃ 이상의 온도에서 G는 액체인 물이 고체인 얼음보다 작다. 따라서 상 전이가 일어나지 않고 액체인 물 상태 그대로 있게 되고 얼음인 고체는 녹아서 액체인 물로 상 전이를 하게 된다.
(3) 상 평형[2]
어떤 계가 열역학적으로 가장 안정한 상태에 도달하여 상 간의 이동, 즉 상 전이가 더 이상 일어나지 않는 평형 상태를 의미하며 이 상태에서의 깁스 자유 에너지 변화(ΔG) 가 0이 된다.
앞서 설명했듯이 물을 예로 들어보자. 1기압과 0℃보다 낮은 온도에서 얼음의 G가 물의 G보다 낮기 때문에 물은 얼음으로 상 전이를 한다. 같은 압력에서 0℃보다 높은 온도를 가진다면 물의 G가 얼음의 G보다 낮기 때문에 얼음은 물로 상 전이를 한다. 하지만 0℃에서는 두 상의 G가 같은 값을 가지기 때문에 양방향 모두 상 전이가 일어나지 않고 두 상이 평형을 이룬 상태로 공존하게 된다.
이와 같이 두 상 어느 쪽으로도 이동하지 않고 평형을 유지하는 상태를 상 평형 상태라고 한다.

참고자료

· 특집: 상 평형과 물성의 응용; 고압 상 평형 측정 실험, 김선욱, 한국화학공학회, 1989년
· 글로벌 세계 대백과사전, chapter11, <상 평형 그림>
· N. Tietz, Fundamentals of clinical chemistry, 2nd ed. WB Saunders, Philadelphia (1976), p389
· D. Potesil, J. Petrlova, V. Adam, J. Vacek, B. Klejdus, J. Zehnalek, L. Trnkova, L. Havel, R.
· Kizek, J. Chromatogr. A 1084 (2005) p134
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· 물리학백과, 한국물리학회, 2001
· 화학용어사전, 윤창주, 일진사, 2011
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· 성주창, 2000, 삼각플라스크, 도금기술 용어사전
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· 성주창, 2000, 온도계, 도금기술 용어사전
· 사이언스 올, 과학백과사전, 메스 실린더
· 식품과학기술대사전, 2008, 한국식품과학회, ‘항온수조’
· 물; Water - Wikipedia
· 탄화수소 핵세인; Hexane - Wikipedia
· 메탄올; Methanol - Wikipedia