용매를 이용한 용질의 추출

용매를 이용한 용질의 추출

없음

용매를 이용한 용질의 추출
4. 실험 이론 및 배경
⦁화학평형 [化學平衡, chemical equilibrium]
가역반응에서 정반응의 속도와 역반응의 속도가 평형인 상태로, 외부 조건이 변하지 않는 한 변하지 않는데, 외부 조건의 변화에 따른 평형의 이동은 평형상태에 있는 계에 압력을 가하면 평형은 이 압력을 감소시키는 방향으로 이동한다. 는 Le Chatelier의 원리로 예측할 수 있다.
⦁평형상수 [平衡常數, equilibrium constant]
가역적인 화학반응이 특정온도에서 평형을 이루고 있을 때, 반응물과 생성물의 농도관계를 나타낸 상수이며 반응물 및 생성물의 초기농도에 관계없이 항상 같은 값을 지닌다. 이 값이 크면 평형에서 생성물이 반응물보다 더 많이 존재함을 의미한다.
반응물 A와 B가 반응하여 생성물 C와 D를 생성하는 가역적 반응에 대한 화학 반응식은 다음과 같다.
⇄
이러한 가역반응은 일정한 온도에서 시간이 충분히 흐르면 반응물이나 생성물의 초기농도에 관계없이 더 이상 겉보기 농도에 변화가 없는 상태에 이르게 되는데 이를 평형상태라 한다. 이러한 평형상태에서 반응물과 생성물의 농도비는 일정하며, 이 값 를 평형상수라 한다. 아래첨자 는 농도(concentration)의 약자이다.
, , , 는 , , , 의 평형에서의 몰농도이다. 이를 질량작용의 법칙(law of mass action)이라 하며 1864년 노르웨이의 C. M. Gouldberg와 P. Waage에 의해 제안되었다. 하지만 보다 엄밀하게는 묽은 용액, 즉 활동도계수가 1인 용액에 대해서만 성립한다. 따라서 정확하게는 몰농도 대신 활동도를 사용해야 한다.
⦁노르말농도 [-濃度, normality]
용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 g당량수를 나타낸 농도를 말하며, 기호 N으로 표시한다. 산·알칼리의 중화반응 또는 산화제와 환원제의 산화환원반응의 계산 등에 널리 이용된다.
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화학 평형은 가역 반응에서 조건이 일정할 때 정반응 속도와 역반응 속도가 같아져서 농도 변화가 없는 상태를 말한다. 거시적으로는 두 과정의 반응 속도가 같아서 아무런 변화가 없는 것처럼 보이지만, 미시적 계에서는 끊임없이 정반응과 역반응이 일어나고 있기 때문에 동적 평형 상태라고 한다. 화학 평형은 농도, 압력, 부피, 온도에 따라 영향을 받는다. 단, 촉매에 의해서는 영향을 받지 않는다.
즉, 평형에 있는 계의 농도, 압력, 부피, 온도를 바꾸면 새 평형으로 진행된다. 평형에 있는 계에 자극을 가하면, 자극을 완화시키는 방향으로 계가 반응한다는 것이 Le Chatelier의 법칙이다.
평형상수는 응축상 농도(mol/L) 혹은 기체상 농도(mol/L 또는 atm)를 사용하여 나타낸다. 순수한 기체, 용매(균일 평형), 순수한 액체(불균일 평형)의 농도는 나타내지 않는다. 평형상수는 단위가 없다. 평형상수를 나타낼 때는 균형반응식과 온도를 표기한다. 둘 이상 반응의 합일 때 평형상수는 개개반응의 평형상수의 곱과 같다. (다중평형)
⑴ 균일 평형 : 모든 반응종이 똑같은 상으로 구성된 반응
a. =
⇒
b. 기체반응에서 와 사이의 관계
: 반응물의 농도를 몰농도(mol/L)로 나타낸다.
: 반응물의 농도를 부분압력(atm)으로 나타낸다. (기체반응)
(g) (g)
⇒,
c. 물속에서 약한산의 이온화 : 소모된 물의 양은 존재하는 물의 양에 비하여 무시 가능
⇒[H2O]
⑵ 불균일 평형 : 다른 상으로 구성된 반응물과 생성물을 포함하는 가역반응
※순수한 고체의 경우 반응에 따라 농도가 변하지 않음, 평형상수 식에 포함시키지 않음
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
⇒는 상수이므로
⑶ 다중평형 : 평형상수는 개개반응의 평형상수의 곱
⇒
⑷ 의 형태와 평형 반응식
a. 반응식을 역방향으로 적으면 평형상수는 원래 평형 상수의 역수
⇒
b. 평형반응식에 따라서 평형상수는 다르다
N2O4(g) 2NO2 ⇒
N2O4(g) NO2 ⇒
⇒
⑸ 평형상수의 크기로 알 수 있는 것
K 1 ⇒ 평형혼합물에서 (생성물의 농도) (반응물 농도)
K 1 ⇒ 평형혼합물에서 (생성물의 농도) (반응물 농도)
만약 용질 A를 포함하고 있는 용액에 용질 A는 녹이지만 첫 번째 용매와는 섞이지 않는 두 번째 용매를 섞는다면 용질은 평형상태에서 혼합되지

물리화학실험 / 대한화학회 / 淸文閣 / 2007 / p.63~68

Donald A. McQuarrie ⦁ John D. Simon / Physical Chemistry

Experimental physycal chemistry / McGraw-Hill Book Company, Inc. / New York, 1956

화학평형 [化學平衡, chemical equilibrium]
http://100.naver.com/100.nhn?docid=173223

평형상수 [平衡常數, equilibrium constant]
http://100.naver.com/100.nhn?docid=181834

노르말농도 [-濃度, normality]
http://100.naver.com/100.nhn?docid=38402

아세트산 [Acetic acid]
http://en.wikipedia.org/wiki/CH3COOH

사염화탄소 [Carbon tetrachloride]
http://en.wikipedia.org/wiki/Ccl4