Caffeine from Tea

목차

1.실험 목적
2.이론 및 원칙
3.시약 조사 및 실험 기구
4.실험 방법
5.참고 문헌

본문내용

1) 실험 목적
① Extraction, Recrystallization, Sublimation 과정을 통해 찻잎으로부터 카페인을 추출한다.
② Recrystallization(재결정)와 Sublimation(승화)을 이용하여 카페인을 정제하는 원리와 실험 방법에 관하여 안다.

2) 이론 및 원칙
① 산 염기 추출(Acid/base extraction)
혼합물로부터 추출하고자 하는 물질과 불순물이 모두 물보다 유기용매에 더 잘 녹으며, 서로 반대 액성을 띨 경우 사용하는 방법이다. 추출하고자 하는 물질(여기서는 카페인)이 염기성이고 불순물(유기산)이 산성일 때 강한 염기성 물질을 넣어주면 불순물과 중화반응하여 H2O와 염(salt)을 생성한다. 염(salt)은 수용성 물질이므로 용해도 차를 이용한 추출을 할 때 물 층에 녹아있게 되어 유기용매층에 녹아있는 물질과의 분리가 가능하다. 반대경우로 추출하고자 하는 물질이 산성이고, 불순물이 염기성일때는 강한 산성 물질을 넣어주면 된다.

② 재결정(Recrystallization)
온도에 따른 용해도 차이를 이용하여 물질을 추출하는 방법이다. 보통 용매에 대한 고체의 용해도는 온도가 올라갈 수록 커지는데, 높은 온도의 용매에 고체상태의 용질을 녹이고 이 용액의 온도를 서서히 낮추게 되면 녹아있던 용질이 결정상태로 석출되게 된다. 이러한 방법을 재결정이라 한다. 이 방법은 특히 용매에 대한 고체의 용해도가 온도에 따라 큰 차이가 나는 경우에 사용하는 것이 적합하며, 이를 이용하면 소량의 불순물이 섞인 물질에서 용질을 보다 순수하게 추출해 낼 수 있다.
예로 불순물이 조금 섞여 있는 질산나트륨(NaNO3)의 정제 시 재결정 방법을 이용할 수 있다. 물 100g의 온도를 100°C 근처로 높인 후 질산나트륨(NaNO3)을 녹인다. 만약 불순물이 물에 녹지 않는 물질이라면 여과지를 이용해 걸러낼 수 있지만 그렇지 않다면 용해도 차이를 이용해 분리해야 한다. 100°C에서 질산나트륨의 용해도는 170인데, 질산나트륨을 150g 녹였다고 하자.

참고 자료

http://en.wikipedia.org/wiki/Acid-base_extraction
http://en.wikipedia.org/wiki/Cold_finger
http://www2.volstate.edu/chem/2010/labs/caffeine_extraction.htm
Peter Atkins, Loretta Jones, 화학의 원리, 4판, 2008년, 자유아카데미, pp 425-433