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실험+1+평형분배
| 자료번호 | s1281181 | ||
|---|---|---|---|
| 수정일 | 2021.02.09 | 등록일 | 2014.05.28 |
| 페이지수 | 7Page | 파일형식 |  한글(hwp) |
| 판매자 | ki***** | 가격 | 9,660원 |
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- 3주차 평형분배 (예비보고서)
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- [화학공학기초실험] (예비+결과) 평형분배
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소개글
실험+1+평형분배
목차
본 자료는 목차정보가 없습니다.
본문내용
최종목표
서로 섞이지 않는 두 용매 사이에서 용질의 평형분배 원리에 대해서 이해하고, 용질의 평형분배계수를 결정한다.
세부목표
1. 서로 섞이지 않는 용매사이에 녹아있는 용질의 평형 이해.
2. 물층에 녹아 있는 아세트산과 1-부탄올층(1-butanol)의 아세트산의 분배계수 계산.
이 론
일정 온도, 압력하에서 서로 섞이지 않는 두 용매 SA(Solution A), SB(Solution B) 가 층을 이루고 있을 때, 두 액체에 다 녹을 수 있는 용질 m을 넣어주면 이 용질은 두 용매 층에 용해된다. 이는 그림 1에서와 같이 농도 CA(Concentration A), CB(Concentration B)가 되어 일정한 비로 분배되어 평형을 이루게 된다.
이렇게 서로 섞이지 않는 두 용매 사이에서 용질의 용해도 차이로 각각의 용매에 용질이 분배되면서 평형을 이루고, 이때 정의되는 평형상수 K를 분배계수(Distribution coefficient, partition coefficient , KD) 라고 한다. 일반적으로 물과 유기 용매 사이 분배계수의 크기는 용매의 종류, 용질의 종류, 온도에 따라서 변화한다. 식 1은 분배 계수의 정의이다.
어떤 물질은 특정용매 속에서 둘이상의 분자가 회합된 상태로 용해되는 경우도 있는데 용매 SA속에서는 단분자로 존재하고, 용매 SB속에서는 n분자 회합체로 존재한다면 식 2와 같이 평형상태가 될 것이다.
위 과정으로부터 계산한 n값으로부터 각 용매에 있어서의 용질분자 회합체의 상이점을 조사 할 수 있다. 만약 회합이 완전히 이루어지지 않는다면 n값은 한 개의 정수가 아니라 농도에 따라 변하는 값이 될 것이다.
평형분배를 이용한 대표적인 실험에는 추출(extraction)이 있다. 이 실험법은 용매를 이용하여 혼합물로부터 어떤 용질을 선택적으로 분리하는 과정을 말하며, 유기화학에서 많이 이용된다. 추출용매의 선택조건은 크게 다음 4가지로 나누어 볼 수 있다.
용액이 용매와 섞이지 않아야 함.
추출후 용질로부터 쉽게 제거되어야 함.
용질과 화학적 반응이 없어야 함.
추출하고자 하는 용질에 대한 용해도가 커야 함.
추출실험은 특히 적은 양의 추출용매를 사용하는 것이 같은 양의 용매를 한번에 추출체로 사용하는 것보다 훨씬 효과적이라는 것이 경험적으로 알려져 있다. 이것은 이 실험에서는 섞이지 않은 용매계인 1-butanol, 물과 아세트산이 용질로 사용된다. 아세트산은 물에서 약간 이온화한다. 물과 1-butanol 어느 쪽에서도 용질의 회합은 없으나 benzene에 서는 2분자로 용질의 회합이 있다. 산소를 전혀 포함하지 않은 용매 내에서 이합분자를 형성하는 이 과정은 많은 유기산의 특성중의 하나이다.
결합-해리의 복잡성이 없을 때에는 식 1로부터 직접적으로 추정된다.
참고: 추출과정과 반복효과에 관련한 실험
주어진 양의 추출용매를 소량으로 나누어서 여러번 쓸 때의 추출과정과 효과에 대하여는 식초산 에테르 용액을 물하고 섞어서 추출하는 실험을 하여 연구한다. 물을 한 번에 전부 써서 추출하고, 두 번째는 같은 양의 물을 셋으로 똑같이 나누어서 연속 추출한다.
를 V㎖의 용매 1에 용해된 용질의 몰수라 놓고, 을 V㎖의 용매 2를 써서 한번 추출한 결과 용매 1에 추출되지 않고 남아있는
서로 섞이지 않는 두 용매 사이에서 용질의 평형분배 원리에 대해서 이해하고, 용질의 평형분배계수를 결정한다.
세부목표
1. 서로 섞이지 않는 용매사이에 녹아있는 용질의 평형 이해.
2. 물층에 녹아 있는 아세트산과 1-부탄올층(1-butanol)의 아세트산의 분배계수 계산.
이 론
일정 온도, 압력하에서 서로 섞이지 않는 두 용매 SA(Solution A), SB(Solution B) 가 층을 이루고 있을 때, 두 액체에 다 녹을 수 있는 용질 m을 넣어주면 이 용질은 두 용매 층에 용해된다. 이는 그림 1에서와 같이 농도 CA(Concentration A), CB(Concentration B)가 되어 일정한 비로 분배되어 평형을 이루게 된다.
이렇게 서로 섞이지 않는 두 용매 사이에서 용질의 용해도 차이로 각각의 용매에 용질이 분배되면서 평형을 이루고, 이때 정의되는 평형상수 K를 분배계수(Distribution coefficient, partition coefficient , KD) 라고 한다. 일반적으로 물과 유기 용매 사이 분배계수의 크기는 용매의 종류, 용질의 종류, 온도에 따라서 변화한다. 식 1은 분배 계수의 정의이다.
어떤 물질은 특정용매 속에서 둘이상의 분자가 회합된 상태로 용해되는 경우도 있는데 용매 SA속에서는 단분자로 존재하고, 용매 SB속에서는 n분자 회합체로 존재한다면 식 2와 같이 평형상태가 될 것이다.
위 과정으로부터 계산한 n값으로부터 각 용매에 있어서의 용질분자 회합체의 상이점을 조사 할 수 있다. 만약 회합이 완전히 이루어지지 않는다면 n값은 한 개의 정수가 아니라 농도에 따라 변하는 값이 될 것이다.
평형분배를 이용한 대표적인 실험에는 추출(extraction)이 있다. 이 실험법은 용매를 이용하여 혼합물로부터 어떤 용질을 선택적으로 분리하는 과정을 말하며, 유기화학에서 많이 이용된다. 추출용매의 선택조건은 크게 다음 4가지로 나누어 볼 수 있다.
용액이 용매와 섞이지 않아야 함.
추출후 용질로부터 쉽게 제거되어야 함.
용질과 화학적 반응이 없어야 함.
추출하고자 하는 용질에 대한 용해도가 커야 함.
추출실험은 특히 적은 양의 추출용매를 사용하는 것이 같은 양의 용매를 한번에 추출체로 사용하는 것보다 훨씬 효과적이라는 것이 경험적으로 알려져 있다. 이것은 이 실험에서는 섞이지 않은 용매계인 1-butanol, 물과 아세트산이 용질로 사용된다. 아세트산은 물에서 약간 이온화한다. 물과 1-butanol 어느 쪽에서도 용질의 회합은 없으나 benzene에 서는 2분자로 용질의 회합이 있다. 산소를 전혀 포함하지 않은 용매 내에서 이합분자를 형성하는 이 과정은 많은 유기산의 특성중의 하나이다.
결합-해리의 복잡성이 없을 때에는 식 1로부터 직접적으로 추정된다.
참고: 추출과정과 반복효과에 관련한 실험
주어진 양의 추출용매를 소량으로 나누어서 여러번 쓸 때의 추출과정과 효과에 대하여는 식초산 에테르 용액을 물하고 섞어서 추출하는 실험을 하여 연구한다. 물을 한 번에 전부 써서 추출하고, 두 번째는 같은 양의 물을 셋으로 똑같이 나누어서 연속 추출한다.
를 V㎖의 용매 1에 용해된 용질의 몰수라 놓고, 을 V㎖의 용매 2를 써서 한번 추출한 결과 용매 1에 추출되지 않고 남아있는
참고문헌
1. Raymond Chang, 일반화학 제 5판, 자유아카데미, p 490~510, 2005
2. 이문득, 물리화학실험, 자유아카데미, p129~134, 1997
2. 이문득, 물리화학실험, 자유아카데미, p129~134, 1997
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