일반화학실험 | 카페인의 추출과 분리

 

 

 

TIP

 

 

1. 혼합물의 분리와 정제에 사용되는 추출법을 이용해서 녹차 잎으로부터 카페인을 추출한다.
2. 알칼로이드(질소를 포함한 염기, 보통 식물에서 추출됨)의 하나인 카페인을 추출하는 실험이다.

 

 

 

혼합물의 분리와 정제

분리란 혼합물을 성분 물질로 나누는 것이고, 정제란 불순물을 제거하여 순물질을 얻는 것이다.

1) 거름(여과) : 깔대기와 거름 종이를 이용하여 액체 속의 고체 물질을 분리하는 방법

(예) 흙탕물에서의 흙과 물의 분리

 

2) 분별깔대기법 : 섞이지 않는 두 액체 혼합물을 분리하는 방법

(예) 물과 기름, 물과 에테르, 물과 사염화탄소

 

3) 추출 : 혼합물 속의 어느 한 물질만을 녹이는 용매를 써서 분리하는 방법

(예) 콩 속의 지방 분리, 식초에서의 아세트산 분리(모두 에테르 사용)

 

4) 승화법 : 승화성 고체를 가열 승화시켜서 비승화성 고체로부터 분리해 내는 방법

(예) 승화성 물질 : 요오드, 드라이아이스, 장뇌, 나프탈렌

 

5) 증발 : 혼합물을 가열하여 용매를 날려 버리고 비휘발성 물질을 얻어내는 방법

(예) 소금물에서 소금의 분리

 

6) 증류 : 용액을 가열하여 나오는 기체를 냉각시켜 순수한 액체를 얻는 방법

 

7) 분별 증류 : 액체 혼합물의 끓는점 차이를 이용하여 끓는점에 따라 증류되어 나오는 물질을 차례로 분리하는 방법

(예) 물(100℃)과 에탄올(78.5℃)의 분리, 원유의 분리

 

8) 재결정(분별결정) : 온도에 따른 용해도 차이가 많이 나는 물질과 그렇지 않은 물질의 혼합물을 높은 온도에서 녹여 여과한 후 냉각시켜 석출함으로써 물질을 분리하는 방법

(예) 질산칼륨(용해도 차이가 크다)과 소금의 혼합물

 

9) 액화법 : 기체 혼합물을 액화시켜 분별 증류하거나 밀도의 차를 이용하여 분리한다.

(예) 액체 공기의 분리(산소 －183℃, 질소 －196℃)

 

10) 투석(다이알리시스) : 입자 크기기 큰 콜로이드가 반투막을 통과하지 못하는 것을 이용한 콜로이드의 정제법

(예) 단백질(콜로이드)에서 소금의 분리 정제

 

11) 흡수법 : 선택적으로 기체를 흡수하는 시약에 혼합 기체를 통과시켜 순수 기체를 얻는다.

(예) 수증기 흡수(염화칼슘, 실리카겔), 수증기 및 암모니아 기체(진한 황산, 오산화인), 수증기 및 이산화탄소 흡수(NaOH)

 

12) 흡착 : 기체나 액체 중의 색소나 냄새를 흡착력이 강한 물질로 흡수하여 제거한다.

(예) 흑설탕의 색소 제거(활성탄 이용)

 

13) 이온 교환 수지 : 수지를 이용하여 물 속에 있는 미량의 이온을 제거하는 방법

(예) Ca²⁺, Mg²⁺ 이온들을 제거하여 센물을 단물로 만든다.

 

14) 크로마토그래피 : 색소나 아미노산, 금속 이온 등 미량의 물질들의 혼합물을 용매에 대한 용해성과 흡착력 차이를 이용하여 분리하는 방법

(예) 잉크나 꽃잎의 색소 분리(거름 종이나 실리카겔 이용)

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실험 방법

1. 감압과정

① 50㎖ 의 물을 넣고 50~60℃로 가열

 

② 3g의 녹차(2봉지)와 CaCO₃ 0.4g을 넣은 후 20~30분간 더 가열

 

③ 뜨거운 물을 조금 식힌 다음에 녹차 티를 꺼내서 손으로 눌러 짜고 용액을 감압한다.

 

2. 추출과정

④ 거른 용액을 분별 깔대기에 넣고

 

⑤ 메틸렌클로라이드 6㎖와 포화 NaCl 3㎖를 넣는다

 

⑥ 1분정도 흔들고 마개를 열어 기체를 빼는걸 반복

 

⑦ 스탠드에 세운 후 깨끗이 분리되면아래쪽의 메틸렌클로라이드 용액을 비커로 조심스럽게 받아낸다.

 

⑧ 남은 수용액층으로 ⑤~⑦ 과정을 한번 더 반복

 

3. 건조과정

⑨ 얻어진 메틸렌클로라이드 용액에 건조제인 무수 Na₂SO₄를 2～3 숟가락 첨가하고 가볍게 흔들어라.

 

⑩ 무게를 잰 비커에 거름종이를 이용하여 용액을 따라내어 건조제를 분리한다.

 

⑪ 물 중탕하여 메틸렌클로라이드를 증발

 

⑫ 비커 바닥에 추출된 카페인을 관찰

 

 

 

[Chemistry/일반화학] - 일반화학실험 | 카페인 추출 및 분리 - The Extraction of Caffeine from green tea

 

 

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