유기화학실험 | 수증기 증류 - 아닐린 증류

 

 

 

TIP

 

 

서로 혼합이 되지 않는 두 가지 물질의 혼합물을 동시에 증류시키는 수증기 증류의 방법을 이용하여 증류와 정제를 하여보고 증류의 한 방법인 수증기 증류를 이해한다.

 

 

 

수증기 증류의 원리

상호불용성인 두 액체의 혼합물에서 한 성분의 존재는 다른 성분의 증기압을 변화시키지 않고 혼합물을 가열하면 각 성분은 각각 독립으로 증기화하고 두 성분의 혼합물은 증기압 합이 대기압과 같아질 때의 온도에서 증류시키는 것이라 할 수 있다. 상호 용해하는 용액과 비교하여 분량에 따라 온도 변화가 있지 않으며 혼합물이 증류하는 온도는 두 성분 중 저비점 성분의 비점보다 약간 낮은 성질을 가지고 있다.

 

주어진 온도에서 서로 섞이지 않는 휘발성 물질의 각 성분 A에 대한 분압 P_a는 같은온도에서의 순수한 물질의 증기압 P_a˚와 같으며 혼합물 속에서의 몰 분율에 관계가 없다.

 

P₁=P₁°

 

즉 각각의 성분은 다른 성분에 관계없이 증발한다.

 

이 점은 용액 속에서 각 성분의 몰 준율에 따라 각 성분의 분압이 달라지는 서로 섞이는 용액(Raoult's Law)의 경우와 큰 차이가 있다. 그래서 증기의 전 압력(Total Pressure) P₁는 Dalton의 법칙에 따라 각 성분 gas들의 분압(partial pressure)의 합으로 나타낼 수 있으므로 서로 섞이지 않는 휘발성 물질의 전 증기압은 다음식과 같다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 둥근바닥 플라스크 2개에 아닐린 20g, 아닐린 20g과 물 100g 혼합용액을 각각 제조한다. (아닐린은 휘발성이 있으므로 파라필름으로 잘 막아준다.)

 

2) 사진과 같이 수증기 증류 장치를 조립한다.

 

3) 아닐린 20g을 가열하여 아닐린의 끓는점을 측정한다.

 

Fractional distillation apparatus

 

4) 아닐린과 증류수를 혼합한 용액을 3)의 방법과 동일하게 서서히 가열하면서 수증기 증류를 시작하여 아닐린이 유출되지 않을 때까지 증류한다.

 

5) 증류가 끝나면 분액깔때기에 옮기고 분리한다.

 

6) 증류되어 나온 아닐린과 물의 양을 각각 측정하여 실험결과 란의 이론치와 비교, 검토한다.

 

 

 

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