단위조작실험 | 삼각도를 이용한 상평형도

 

 

 

TIP

 

 

1. 3성분계에 있어서 상평형도를 이해하고 적성하여 임의의 조성을 구성하는 액체의 3성분계를 삼각도상에 배열할 수 있어야 하며, 실험을 통하여 1상영역과 2상영역을 구분하여 상경계도를 찾는 능력을 배양 할 수 있다.
2. 3성분계 즉, 아세톤-톨루엔-증류수의 상호용해도 관계를 알아본다.

 

 

 

본 실험의 목적은 물질을 상평형도에 나타내는 것이다. 이를 통해 얻을 수 있는 것은, 만일 압력과 온도가 정해진다면, 한 상의 임의의 몰 분율만 규정하여도, 모든 상의 조성들을 알아내기에 충분하다는 것이다.

 

원래 실험에서 총 3가지의 성분을 나타내어야 하는데 실험 여건상 2가지 용액만 나타내기로 했다. 아세톤-증류수 용액과 아세톤-톨루엔 용액 이다. 먼저 첫 번째 용액에서 각 w.%농도 에 맞춰 용액을 만든 후 온도를 일정하게 조절했다. 그리고 톨루엔을 첨가시켜 백탁 현상이 나타나는 지점을 찾아내서, 상평형도에 표시하면 된다.

 

백탁 현상은 2상이 존재하는 순간임을 나타낸다. 총 8개의 점을 상평형도에 표시하게 되는데 이를 연결하면 상경계도 라는 곡선이 생긴다. 이 곡선을 기준으로 안쪽에는 2개의 상이 존재하고, 바깥쪽에는 1개의 상이 존재 하게 된다. 간단히 요약하면 증류수, 아세톤, 톨루엔의 부피분율을 다르게 하여, 나타나는 2상 영역에서의 성분비를 삼각도 상에 배열 할 수 있었고, 1상 영역과 2상 영역을 구분하여 상경계도를 찾는 능력을 실험을 통해 알 수 있었다. 실험결과는 상분리가 잘 되었으며 2상 영역을 삼각도에 표현 할 수 있었다.

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실험 방법

1. 아세톤-증류수 계에 있어서의 상호용해도의 측정

아세트산이 약 10, 25, 40, 60%인 수용액을 준비하여 그 20g을 50㎖의 뚜껑달린 유리병에 분취하여 25℃의 항온조에 방치하고 평형온도에 이르면 톨루엔으로 적정합니다. 이때 톨루엔이 첨가될 때마다 격렬하게 흔들어 주어야 하며, 반응 종말점은 첫 번 백탁이 생긴 점을 취합니다. 이 백탁은 상이한 굴절률을 갖는 제 2의 액상에서 형성됩니다.

 

2. 아세톤-톨루엔계에 있어서 상호용해도의 측정

아세트산이 약 10, 25, 40, 60%인 톨루엔용액을 준비하여 그 20g을 50㎖의 뚜껑달린 유리병에 분취하여 25℃의 항온조에 방치하고 평형온도에 이르면 증류수로 약간 백탁이 될 때까지 적정합니다.

 

3. 톨루엔-아세톤-증류수 3성분의 맺은선의 측정

맺은선은 약 10, 20, 30, 40% 아세톤을 45% 톨루엔과 각각 섞은 혼합용액 80㎖를 100㎖의 분액깔때기에 분취하여 25℃의 항온조에 방치하고 평형온도에 이르게 하여 분리시킵니다.

 

4. 실험 과정

1) 증류수, 아세톤, 톨루엔을 준비하고 항온조를 일정 온도로 맞추었습니다. 항온조내의 물의 온도를 22.5℃로 맞추었다.

 

2) 질량분율이 아닌 부피 분율로 용액을 만들어 적정하였다. 먼저 아래의 그림과 같이 아세톤과 물을 10, 25, 40, 60 vol%로 만들고, 톨루엔 용액으로 적정하다. 피펫을 이용하여 톨루엔을 넣었고, 톨루엔을 넣을 때마다 아세톤수용액을 격렬하게 흔들어 주었으며, 백탁현상이 일어나는 것을 관찰하였다.

 

3) 두번째로 2)와 같이 아세톤 10, 25, 40, 60 vol%인 톨루엔 용액을 만들고, 증류수로 용액으로 적정하였다. 피펫을 이용하여 증류수를 넣었고, 용액을 넣을 때마다 아세톤+톨루엔 용액을 격렬하게 흔들어 주었으며, 백탁현상이 일어나는 것을 관찰하다.

 

 

 

[단위조작실험]삼각도를 이용한 상평형도 레포트