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액체 증기 평형 평가B괜찮아요

{액체 - 증기 평형 함께 끓는 혼합물1. 실험의 목적최저 끓는 점을 가지고 있는 이 성분 액체계의 끓는점 조성곡선을 결정하는데 있다.또한 이 실험에서 이 성분 액체 혼합물들의 조성을 결정하는데 ABBE굴절계의사용법을 배울 수 있다.2. 실험의 이론이상적인 이성분계는 조성이 어떻든지 관계없이 전 조성 범위에 걸쳐서 Raoult의법칙을 따르는 계임을 알수 있다. 비록 그 성질이 이상적인것에 가까운 계들도몇가지 있기는 하지만 대부분의 계들은 압력 - 조성곡선에서 양(+) 혹은 음(-)의편기를 나타낸다. 편기가 충분히 커서 전압곡선의 최대치 혹은 최소치가 생기게하는 경우가 많다.증기압 곡선에서 최소치가 있는 계는 온도 - 조성곡선에서 최대치를 가지고 있고,증기압 곡선에서 최소대치를 가지고 이분 계는 온도 - 조성곡선에서 최소치를가지고 있다. 최고 끓는점을 가지고 있는 용액들을 함께 끓는 혼합물이라고 이야기한다.증류수-에탄올 혼합물은 최저 끓는 혼합물을 가지고 있는 비 이상계의 좋은 예이다.이 실험에서 다른 계는 이 증류수 - 에탄올 혼합물이다. 온도조성 그림은 두 개의곡선으로 이루어졌는데 위쪽 곡선은 끓는점에서 용액들과 평형을 이루고 있는증기의 조성을 나타내는 것이고, 아래쪽 곡선은 이 용액들의 끓는점을 나타낸 것이다.계가 함께 끓는 혼합물을 가지고 있으면 이 두 곡선들이 그 혼합물에 조성에해당하는 점에서 0의 기울기를 가지고 서로 만난다. 온도 - 조성그림을 실험적으로알아 내려면 여러 가지로 조성이 다른 용액들의 끓는점과 각 용액에 해당하는증기의 조성을 측정한다. 이 실험에서는 굴절률을 측정함으로써 증류해 나온 액체와증류되지 않고 남은 액체의 조성을 측정한다.＊ Abbe 굴절계{그림 4 Abbe 굴절계실험실에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 아베 굴절계이다. 이 굴절계는 굴절프리즘과 반사 프리즘 사이에 넣은 단지 몇 방울의 액체가 모세관 작용에 의해서얇은 층을 형성한다. 또한 이 기계는 임계 광선의 경계를 쉽게 볼 수 있게 되었으며,굴절율 n 은 경계가 십자선의 교차점을 지날 때 까지 굴절 프리즘을 돌린 후회전 눈금을 곧바로 읽으면 된다.{그림 5 굴절계의 시계상부 시계시험하부,눈금일반적으로 Abbe 굴절계에는 두 개의 Amici보상프리즘이 있으며, 방향을 조절할 수 있도록기어가 나있다. Amici 프리즘은 두 종류의 유리로구성되어 있는 복합프리즘이며, 나트륨D선에대한 빛의 각도 편차는 없지만 상당한 정도로빛을 분산 시킬 수 있도록 고안되었다. 두 개의반전 Amici 프리즘을 사용하여 빛의 순분산을영에서 부터 거의 최대값까지 두 방향으로변화시킬 수 있다. 이와 같이 Amici 프리즘을삽입하는 이유는 나트륨 아크가 발광원으로사용되었을 때 얻어지는 결과와 같아지도록 시료에 대한빛의 분산을 보상하기 위한 것이다. 이러한 보상을 하기위해서는시야로부터 색깔 있는 테두리가 사라지고, 밝은 부분과 어두운부분의 경계가 명확하게 될 때까지 프리즘을 돌리면 된다. 그러나 모든 시료물질에 대한 분산이 한 개의 인자에 의해서정확히 한정되지 않으므로 항시 정확하게 보상되지 않는다는것을 명심하여야 한다. 가장 정확한 결과는 Amici 프리즘을0확산에놓고, 발광원을 나트륨 아크로 사용했을 때 얻을수 있다.Abbe 굴절계는 침지굴절계보다 정밀(±0.0001)도가 약간 낮지만, 정확한 온도조절이약간 덜 (±0.2℃)요구된다. 따라서 본 실험에 사용하고자 하는 Abbe 굴절계에서는이와같은 온도조절을 목적으로 항온조와 순환펌프에 의해서 프리즘 덮개를 통하여물이 순환되게 되었다.3. 실험기구 및 시약끓는점 측정장치, 글라스-콜, 가열 망태기, 디지털 온도계, 철제 받침대 및 클램프,고무관2개, 5㎖ 피펫, 메스실린더, 스포이드, ABBE굴절계, 렌즈 닦는 종이(화장지),에탄올과 증류수, 끓임쪽{4. 실 험 방 법1왼쪽과 같은 끓는점 측정장치(glas-col)를 클램프를사용하여 수직 받침대에 조립하고 냉각기와 수도꼭지에고무관을 연결한다.2글라스-콜을 가열하기 전에 표준용액들을 만들어서기준굴절률을 측정하다.3 장치가 활발하게 끓게 될 때까지 가열을 해서 스포이트로증류액의 시료와 플라스크에 남아 있는 액체의 시료도채취한다.4채취한 시료를 Abbe굴절계로 굴절률을 측정한다.5각 용액에 끓는 온도를 기록하고, 증류수를 넣을 때마다의 끓는점을 측정하여 기록한다.{구 분에탄올 50ml에 가하는 증류슈의 양증류수 50ml에 가하는 에탄올의 양1회0.5ml3ml2회0.5ml5ml3회1ml8ml4회2ml10ml5회4ml13ml6회6ml15ml5. 실 험 결 과1 표 준 시 료 {시료 번호시 료 의 조 성`몰 분 율굴 절 률1순수한 에탄올0.001.36522순수한 증류수1.001.33343증류수 5ml + 에탄올 1ml0.94241.34014증류수 4ml + 에탄올 2ml0.86561.35055증류수 3ml + 에탄올 3ml0.76291.36026증류수 2ml + 에탄올 4ml0.61691.36287증류수 1ml + 에탄올 5ml0.39431.36452 증류수 50㎖에 가하는 에탄올의 실험값{시 료 의 조 성온도(℃)증 기굴절률증 기몰분율액 체굴절률액 체몰불율증류수 50ml101.11.33401.001.33401.00증류수 50ml 에탄올 3ml100.01.33600.951.33460.99증류수 50ml 에탄올 5ml99.01.33800.891.33560.98증류수 50ml 에탄올 8ml97.01.33900.801.33680.96증류수 50ml 에탄올 10ml94.01.33910.631.34210.89증류수 50ml 에탄올 13ml90.01.33920.501.34400.75증류수 50ml 에탄올 15ml87.01.34000.431.34650.683 에탄올 50㎖에 가하는 증류수의 실험값{시 료 의 조 성온도(℃)증 기굴절률증 기몰분율액 체굴절률액 체몰불율에탄올 50ml81.51.36500.001.36500.00에탄올 50ml 증류수 0.5ml80.51.36490.201.36440.08에탄올 50ml 증류수 0.5ml79.51.36350.301.36420.15에탄올 50ml 증류수 1ml79.01.36460.351.36350.33에탄올 50ml 증류수 2ml81.01.35120.361.35980.44에탄올 50ml 증류수 4ml82.01.34400.371.35520.50에탄올 50ml 증류수 6ml84.01.34100.401.34650.55{{6. 계 산 과 정1 밀 도(α) : 증류수 = 1g/㎤ , 에탄올 = 0.794 g / ㎤2 질 량(β) : 밀도 × 부피예) 증류수의 질량 = α(1g/㎤) × 1ml⇒ β = 1g예) 에탄올의 질량 = α(0.794g/㎤) × 5ml⇒ β = 3.97g3 몰 수(γ) : 질량 / 분자량예) 증류수의 몰수 = β/ 18(g/mol)⇒ γ = 0.056 mol예) 에탄올의 몰수 = β/ 46(g/mol)⇒ γ = 0.086 mol4 증류수의 몰분율(δ):(증류수의 몰수)/(에탄올의 몰수 + 증류수의 몰수)예) 증류수의 몰분율 = 0.056 mol/ (0.086mol + 0.056mol)⇒ δ = 0.3943 mol7. 비고 및 고찰이번 실험을 통하여 2성분 액체계의 끓는점 - 조성곡선이 어떻게 나타내는지를 알수 있었으며, 아베굴절계를 분석용 기기로 사용하여 두 물질의 조성을 알수 있었다.이번 실험에서는 끓는점을 정확하게 측정하기 위하여 끓기 시작하는 시간부터약 10분 이상을 더 끓인 후 시료를 채취하여 측정하였다.아베 굴절계의 조성으로 두 시료간의 끓는점의 관계 그래프를 그릴수 있었다.8. 참 고 문 헌물리화학의 원리, 이무상 외 3명, 학문사 PP177 ∼ 184

공학/기술| 2000.11.27| 9페이지| 1,000원| 조회(2,016)

액체, 액체증기, 굴절률, 증기평형, 아베굴절기

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