1
.
실험제목 : simple distillation
그 실험 목적
:
증류 장치를 설치하여 기구의 정확한 조작법을 익히고 메탄몰이 혼합된 용액 (methanolf 증류수 )을 단순 증류하여 기화시 온도변화와
부피를 관찰하고 차이점을 찾아내 증류의 원리를 이해한다
.
3 실험 이론
증류 ( distillation)
')
:
끓는 점 차이를 이용하여 액체 상태의 혼합물을 분리하는 방법으로 두 액체 온합물은 화학반응 없이 물리적인 분리가 이루어지는 경우를
말한다
.
액체가 끓는 과정과 증기가 냉각되는 과정이 반복되며 잔유물보다 증류액이 더 중요한 경우에 사용된다
.
증류의 원리
1
①
:
둥근 바닥 플라스크에 얻고자 하는 액체가 담긴 용액을 넣고 알코올램프로 가열한다 .끓는점에도달하면액체는기되고
플라스크 내에 기체가 많아지면서 기화된 물질을 이동하여 리비히 냉각기 속의 관을 지나게 된다
이 때 리비히 냉각기 안에는 지속적으로 차갑게 흐르는 물을 공급한다
,
.
가열되어 몹시 뜨거운 상태의 기체는 리비히 냉각기 속의 관을
.
이동하면서 유리관 벽을 사이에 두고 흐르는 물과 만난다 기체는 갑자기 온도가 떨어지고 따라서 다시 액화가
.
액체는 관을 통과해 오른쪽에 놓여 있는 삼각플라스크 안으로 들어가게 된다
일어난다
.
.
⑫
단순증류와
분별증류
-
단순증류 : 증류 방법 중 하나로 주로 온합물을 구성하는 두 액체의 끓는 점 차이가 클 때 사용 ( bp 차이
25 C 이상 )
다만 , 단순증류를 통해서는 순물질을 번에얻어내기힘들기때문에증류공점을여러번 반복해야 한다.
한
-
분별증류 작은 유리알을 채운 플라스크 위에 장치한 분별증류 관의 높이에 따른 온도변화를 이용한 증류방법으로 단순증류와 달리
:
,
끓는점이 비슷한 액체들의 혼합물을 점교하게 분리할 수 있어 주로 끓는점 차이가 25 C 미만일 때 주로 사용한다
.
분별증류는 온도변화로 인한 온합물의 기화와 액화가 반복되도록 함으로써 분리의 효율을높인다.
-
단순증류와 분별증류의 차이
단순 증류
증류방법
기화된 액체를 냉각기에서 액화시켜
분별 증주
분리한다
작은 유리알을 채운 플라스크 위에 장치한 분별증류 관에
.
높이에 따른 온도 변화를 이용
증류의 효율
한 번에 분리가 힘들어서 증류를 여러 번 반복해야 한다
.
온도 변화로 인해 온합물의 기회와 액화가 반복되도록 함으로써
분리의 효율을 높인다
증류의 사용
.
고체와 액제의 혼합물을 분리하거나 끓는점 차이가
끓는점이 비슷한 액체들의 혼합물은 증류 온도가 끓는점에서
큰 액체의 혼합물을 분리하는데 사용
일정하게 유지되지 못하므로 단순증류보다 점교한 분별증류를
사용하여 분리할 있다.
수
) 끓는점
2
액체의 증기압이 외부의 압력과 같아지는 온도로 외부의 압력에 따라 변화하게 된다
:
.
보통은 외부압력 1기압에서의끓는온도를끓는점으로한다 .순수한물질은고유의끓는점을가지고있으므로 ,끓는점을 측정하면 물질의
순도를 판별할 있다.일반적으로다른물질이녹아있는용액은순수한액체보다끓는점이 높다.
수
끓는 점은 분자량 분자구조 분자간 힘의 염향을 받는다
,
운자량이 클수록 끓는점은 증가한다
-
.
액체의 증기압 곡선으로부터 압력은 끓는점과 밀접한 관계가 있으며
압력이 감소하면 끓는점이 감소한다
.
,
이는 액체가 증발하여 기체가 되어 부피의 차이가 생기기
때문에발생한다.
3 ) 증기압
어떤 물질이 밀폐된 계에서 응축상과 이 물질의 기체상이 평형을 이루고 있을 때 기체상이 나타내는 압력
:
중기압은 액체상에서만 존재한다고 여겨지기도 하지만 얼음과 같은 고체삼의 경우에도 일점 수준의 증기압이 존재한다
-
,
.
증기압은 온도가 높아질수록 커지는 경향성을 가지고 있다 또한 상온에서 상대적으로 높은 증기압을 보이는 액체는 휘발성이
.
있다고 말한다 증기압은 그 자체보다는 끓는점과 관련지에서 분자 간 상호작용의 척도로중요한의미를가진다.
.
증기압의 측정단위는 Pa ( 파스칼 )로 이는 N1 m 단위이다
는
.
온합용액에서의 증기압 변화
-
순수한 용매에 일정량의 비위발성 용질이 녹는 경우 용액에서 휘발되는 분자의 수가 줄어들고 증기압 평형은 압력이 낮아지는 방향
:
으로 이동한다
이를 증기압내림 이라고 한다 또한 증기압 내림은 용액의 총괄성을 따르는 현상이다
'
.
'
.
.
4) 용액의 총괄성
물질의 물리적 성질을 나타내는 여러 양중에서 그 물질을 구성하고 있는 입자의 수에만 의존하고
:
의해서만 결정되는 성질로
,
, 그종류에는상관없이
이상용액 가점하에서만 완벽하게 적용되며 용질은 비위발성 용질로 가정한다
,
용질의 입자수에
.
1 증기압내림
①
:
용매에 비위발성 용질을 녹일 때 용질 입자가 용액 표면에서 용매의 증발을 방해해 용액의 증기압이 순수한 용매의 증기압보다
낮아지는 현상으로 라울의 법칙으로 설명이 가능하다
-
라울의 법칙 ( Rapults law)
'
:
비위발섬 물질이 녹아있는 용액에서 용액 속 용매의 증기압은 용매의 몰분율에 비려하며
,
몰분율과 같다는 법칙
P-
음
.
ㅠ
=
π
P . : 용매의 증기압
P
N : 용매의 몰수
:용액에서용매의증기압 용질의 몰수
,
또 용매의
증기압내림률은 용질의
idealsolution
-
액체 온합물에서 물질의 몰분율과 부분 증기압 사이의 관계식에서 다울의 법칙이 모든 몰분율에서 성립하는 용액
:
용액을 이주는 각 성분 사이에 작용하는 힘이 성분의 종류에 무관하게 항상 같을 때 이상용액을 형성
* 모든
용액은 이상용액처럼 행동 X
아세톤+ 물 : 용매와 용질 사이에 친화력 존재 → 라울의 법칙으로부터 음의 편차
예)
편차
에탄용 + 헥세인 : 용질과 용매 사미의 인력 < 순수안 액체에서의 인력 X 라울의 법칙으로부터 양의
Henny s law
'
-
:
그 몰분율에 비례하기는 하지만
농도가 낮은 실제 용액에서는 용질의 증가 압력이
,
그
비례 상수가 순수한 상태 에서의 증기압력과
같지 않음을 정리한 법칙
*
용질은헨리의법칙, 용매는라울의법칙을따름- > 이상용액
2 끓는
이
점 모름
비휘발성 용질을 부인 용액의 끓는점이 순수한 용매의 끓는점보다 높아지는 연상이다 이는 증기압 내림과 관련지에 이해할 수 있는데
:
.
,
비위발성 용질의 존재가 용액의 증기압을 낮추므로 용액의 끓는점에도 역시 영향을 미칠 수 밖에 없기 때문이다 끓는점 오름 LDTb ) 은
.
용액의 끓는점 (Tn ) 에서 순수한 용매의 끓는 점 ( Too) 을 뺀 값으로 정의한다 또한 DTb 값은 증기압 내림에 비례하므로 몰랄농도에
.
비례한다
DTb
.
=
(몰농도는 온도에
따라 변하기 때문에 몰농도 대신 몰날금도를 사용 )
kb m LDT: 끓는점오슴, K: 끓는점오름,
m
:
몰랄농도)
3
인부는
점 내림
:
'
용매에 용질이 부게 되면 전체 용액의 녹는점은 내려가게 되는데 이를
,
농도에 대해 선영적으로 변하는 경향을 나타낸다
녹는점 내림 이라고한다.
이 때
,
녹슨점 내림의 점도는 용액의
.
삼
④ 투압
:
반투막에 의해 분리된 용액과 순수한 용매가 평형 상태에 있을 때 이들 사이의 압력 차이에 해당한다 만약 용액과 순수안 용매에
같은 외부압력을 가하면 용액과 순무안 용매 사이의 농도 차이에 의해 용매가 순수한 용매에서 용액 쪽으로 이동하게 되는데 이를
.
,
"
'
삼투현상 이라고 한다
.
으로
끓는점 오름과 마찬가지로 삼투압도 용액의 농도와 직접적인 관련이 있으며 , 이 관계는 반트호프법칙 ' 표현된다.
삼투압은 일정한 온도에서 측정되므로 농도는 몰날공도보다 편안 몰동도를 사용안다 )
[
:
π부 M RT CM 용액의 몰농도 R: 기체 상수 T 절대 온도)
,
4 기구 및 시약
1) 기구
:
100 mL 둥근바닥 플라스크
1 단순증류장치 종류
①
,
온도계 , 메스실린더 단순증류장치 가열장치 끓임 쪽
,
,
,
-
이크만 장치 : 소량을 증류할 때 사용
-
보편적인 단순증류장치 : 실험실에서 주조 사용 히크만 증류장치가 없을 때 사용
,
-
단순증류장치 설치 시 사용하는 기구 : buvetclamp wie gaute
,
2)
,
thenuometer
시약
1 메탄올 ( cH" o 애 )
①
서본애
분자량 : 32 . 04g 1 mol - mp - 9 nbc
-
-
-
무색액체
밀도 :
0
.
-
bp : b 4 c
792 g 1 cM 3
2 증류수 (나O )
②
0
H
-
내
-
분자량 : (응이 5 g 1 mol
-
-
무색 액체
밀도 : kg / M 로
mp . oc / bp : aa an 4 c
.
5 실험 방법
.
I 건조된 100 에 둥근바닥 플라스크에 30 M 외의 methan이과 끓임 쪽을 넣고단순증류장치를설치한다.
①
이때 연결 부위는 모두 꼼꼼히 막아준다
.
2
②
액체가 끓을 때까지 가열해준다 증뉴가 시작되면 천천히 일정하게 증류가 진행되도록 가열의 속도를 조절한다
.
③
3 첫 번째 증류액이 한 방울 떨어질 때의 온도를 측정한다
④
4 천천히 증류시키면서
증류액이 5 m 10 mI
1
.
.
I대 M I , 20 메 에
이를 때마다 온도를 측정한다
.
.
플라스크내에액체가2 ~3에 남아있을때 증류를중단하고증류의마지막온도를측정한다
⑤
최종적으로
기록한다.
6 증류가 되기 시작한 온도부터 마지막 온도까지 범위를
⑥
⑦
1 증류 온도를 가로축으로 그 부피를 세조축으로부터 그래프를 그린다
. methan 이 : 증류수이 용액으로똑같이실업한다.
⑥
6 결과처리
-
증류가 되기 시작한 온도부터 마지막 온도까지 범위를 기록한다
-
승류온도를 가조축
,
그 부피를
.
서로축으로 그래프를 그리고 단순 증류하여 기화 시 온도변와와 부퇴를 관찰한다
,
.
7 실험 시 주의사항
.
1 단순증류장치를 조립 시 기구의 파손 여부를 확인하고 기구 사이 연결 부위를 점검한다
①
2 돌비현상 ( 액체가 끓는점이 되어도 끓지 않고
②
막기 위안 끓임쪽을 사용한다
,
.
끓는점 이상으로 가열된 후에 충격을 받거나 이물질 등이 첨가되어 갑자기 끓는 현상 )을
.
B 메탄올은 독성이 있으므로 증기를 흡입하
거나, 증가가 눈에 들어가지 않도록 주의한다
③
.
냉각기의낮은위치에서높은위치로물이빠져나오게물을넣는다.
④
리비히
O
더
온도계 밑 부분이 가지 달린 부분에 오도록 한다
.
6 온도계의 액체가 더 이상움적이지 않을 때 액체기둥의 윗부분과 눈높이를맞추어눈금을읽어측정한다.
⑥
⑥ 참고문헌
HHKins
-
'
점광보 외
-
pnysical Chenistry 11tn edition
.
유기화악실업 신광문화사
,
,
2000
정평진 유기화안실업 동명사 2004
-
,
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,
rf* pi 1len Wikipediaorg | w :ki/ clistillation
-
rt* pr :11en wikipecdia org ) w: ki Fractional- cliistillation
-
-
김홍범 유기화막실험 자유아카데미
,
,
-
-
이 vnDP
화학교재연구회 중달의 일반화악 9 판 CENGHGE 4n5 v 4nDP 1503 v 50 p , 541~ v 54np
,
-
,
,
,
hx*pil/ len wikipediaorg ) wiKi 1 Methan이
rt*pil /en wicipediaorg / wiKi / water
