물리화학실험 | 액체-증기평형

 

 

 

TIP

 

 

1. benzene 50㎖ + methanol 소량 첨가 (1, 2, 3, 4, 5 ㎖) 와 methanol 50㎖ + benzene 소량 첨가 (1, 2, 3, 4, 5 ㎖) 의 용액을 가열하여 액화된 증기의 굴절률을 측정한다.
2. 굴절률실험에서 측정한 benzene 및 CH₃OH 혼합액의 굴절률를 가지고 함께 끓는 혼합물의 온도-조성 그래프를 그릴 수 있다. 

 

 

 

불변 끓음 혼합물

‘함께 끓는 혼합물’이라고도 한다. 일반적으로 용액을 증류하면 끓는 데 따라 조성이 변하며, 끓는점도 상승 또는 하강하는 것이 보통이다. 그러나 특별한 성분비의 액체는 순수액체와 같이 일정한 온도에서 성분비가 변하지 않고 끓는데, 이때 용액과 증기의 성분비는 같아진다. 이 경우 계는 공비상태에 있다고 하고, 그 성분비를 공비조성, 그 용액을 공비혼합물, 그 공비혼합물의 끓는점인 평형온도를 공비점이라고 한다.

 

공비상태는 압력에 의해서 변화하며, 공비점은 성분비와 끓는점과의 관계를 나타내는 끓는점 곡선상에서 최소값 또는 최대값을 보인다. 예를 들면, 염화수소와 물은 1atm하에서 염화수소 20.24%의 성분비일 때 공비혼합물이 되고, 108℃의 공비점을 보인다. 이 공비점은 최대값이며, 이 밖의 성분비인 경우는 180℃에 가까워진다. 또 알코올과 물은 알코올 95.6%의 성분비일 때 공비혼합물이 되고, 공비점은 78.15℃로 최소값이 된다. 공비혼합물은 보통 증류로는 그 성분을 분리할 수 없으므로 압력을 변화시키는 방법, 휘발성 또는 비휘발성인 제3의 성분을 첨가하는 방법(공비증류), 흡수 또는 추출하는 방법 등으로 증류 ·분리시킨다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) benzene 50㎖ + methanol 소량 첨가 (1, 2, 3, 4, 5 ㎖)

➀ 실험 장치를 설치한다. 냉각기에 물을 흐르도록 하고, 냉각기와 가지달린 둥근 플라스크의 이음새부분에 기체가 새지 않도록 고무줄로 단단히 고정시킨다.

 

➁ 가지달리 둥근 플라스크에 벤젠 50㎖를 넣고 소량의 메탄올 1㎖를 넣는다.

 

③ 가지달린 둥근 플라스크 B부분은 고무마개로 막고, A부분은 온도계를 꽂아 고무마개로 막는다. (온도계의 위치를 액체가 냉각기 이음새로 이동하는 부분에 위치시킨다.)

 

④ 가열기를 작동시켜 혼합물을 가열시킨다.

 

⑤ 증기가 냉각되어 C부분에 액체로 고인용액을 스포이드를 이용해 채취하여 시험관에 넣는다.

 

➅ 실험 ➁～⑤를 메탄올 양을 조절하면서 반복하여 5개의 시료를 채취한다.

 

⑦ 채취한 시료를 Abbe 굴절기를 이용하여 굴절률을 측정한다.

A : 온도계. B : 끓이는 플라스크. C : 증류된 액체가 모이는 곳. D : 냉각기 물 출입구.

 

 

2) methanol 50㎖ + benzene 소량 첨가 (1, 2, 3, 4, 5 ㎖)

➀ 실험 장치를 설치한다. 냉각기에 물을 흐르도록 하고, 냉각기와 가지달린 둥근 플라스크의 이음새부분에 기체가 새지 않도록 고무줄로 단단히 고정시킨다.

 

➁ 가지달리 둥근 플라스크에 메탄올 50㎖를 넣고 소량의 벤젠 1㎖를 넣는다.

 

③ 가지달린 둥근 플라스크 B부분은 고무마개로 막고, A부분은 온도계를 꽂아 고무마개로 막는다. (온도계의 위치를 액체가 냉각기 이음새로 이동하는 부분에 위치시킨다.)

 

④ 가열기를 작동시켜 용액을 가열시킨다.

 

⑤ 증기가 냉각되어 C부분에 액체로 고인용액을 스포이드를 이용해 채취하여 시험관에 넣는다.

 

➅ 실험 ➁～⑤를 벤젠 양을 조절하면서 반복하여 5개의 시료를 채취한다.

 

⑦ 채취한 시료를 Abbe 굴절기를 이용하여 굴절률을 측정한다.

 

 

 

[물리화학실험]액체-증기평형 레포트