[예비]액체확산

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실험제목
예비 Report
액체확산 (liquid diffusion)

실험목적
물질 전달의 하나인 확산 현상을 설명하고, 전기전도도 측정 장치를 사용하여, fick의 제 1법칙으로 확산계수(D)를 결정할 수 있으며, NaCl의 몰수의 변화에 따른 확산계수의 변화를 관찰한다.

기기 및 초자
전기 전도도 측정장치, (1, 2, 4, 6)mol의 NaCl, 증류수, magnetic bar, 초시계

이론적 배경
확산 : 밀도 차이나 농도 차이에 의 해 물질을 이루고 있는 입자들이 스스로 운동하여 농도(밀도)가 높은 쪽에서 농도(밀도)가 낮은 쪽으로 액체나 기체 속을 분자가 퍼져 나가는 현상.
액체의 분자 확산 : 액체의 분자확산은 기체의 분자확산보다 느리다. (D기체=105D액체)
예를 들면 강이나 호수에서 공기에 의한 산화 혈액 속에서 염의 확산 액체 분자는 기체 분자보다 더욱 촘촘히 밀접해 있기 때문에 밀도와 확산 저항이 크며 인력이 크게 영향을 미친다. 액체가 기체의 경우와 다른 점은 확신이 농도에 크게 영향을 받는다는 것이다.

·확산속도에 영향을 끼치는 요소 :
① 농도구배 : 농도구배(dC/dx ; 단위길이당 농도의 변화)가 클수록 확산 속도가 빨라진다.
② 확산계수(D)
- 온도의존성 : 온도가 높을수록 기체 분자의 운동 에너지(Ek)가 커지고, 속도가 빨라져서 확산이 빨라진다고 볼 수 있다. (즉, 확산계수(D)가 커짐.)
- 확산입자의 크기 및 종류
- 확산방법 : 침입형/치환형 등의 방식에 따라 다를 수 있다.
- 매질의 결정구조 : 동일한 원소로 구성된 매질이지만, 결정구조에 따라 확산계수(D)가 다르다.

․Fick의 법칙 : 확산이란 고체/액체상태, 기체분자를 구성하는 원자가 화학포텐셜(chemical potential)차이에 의해 화학포텐셜이 높은 곳에서 낮은 곳으로 구성입자가 이동하는 현상을 말한다. 대부분의 경우 화학포텐셜은 농도에 비례한다. 즉 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 확산을 하게 된다는 것이다. 이러한 경우 농도구배에 따른 확산 flux를 예상하는 법칙이 Fick의 법칙이다.

참고 자료

․김선근, 김성현, 김화용, 홍덕희 공역, “분리공정 원리”,교보문고, P.103～170, 1999.
․김기주 저, “화학공학 실험Ⅱ”,전북대학교 화학공학부, 실험 1, P.1～2, 2004.
․고완석, 심현호, 유일증, 이종집, 허광선 공편저, “단위조작”,보문당, P.209～318, 2003.
․성기천, 이진휘, 김기준 공저, “화학 공학 실험”, 사이텍 미디어, 서울, P.501～508, 2000.
․네이버 백과사전 (http://100.naver.com/100.nhn?docid=844825)