[화학공학실험] Partial Molar Volume의 측정

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의 사항
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적.
1.1. 용액의 부피를 정확하게 예측하는데 필요한 부분몰부피를 측정한다.
1.2. 분자들의 모양, 크기, 극성에 따라 부분몰부피가 어떻게 달라지는지 서로 비교한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 이성분계의 부분몰부피의 식과 그 이론
열역학적 시스템의 성질 중에서 부피(Vt)는 크기성질로서 시스템의 크기에 따라 변하며, 몰부피(Vi)는 1몰이 갖는 부피로서 세기성질로 분류된다. 예를 들면, 25℃의 물 1 mol이 갖는 몰부피는 18 ㎤로서 많은 양의 물에 1몰의 물을 가하면 부피가18㎤ 만큼 늘어난다. 일반적으로 두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 혼합물의 구성 물질들의 성질이 서로 같아서 이상용액의 거동을 할 경우에는 각 물질의 몰부피에다가 몰수를 곱한 것을 모두 합하여 시스템 전체의 부피를 큰 오차 없이 구할 수 있다. 즉, 이성분계에 대해서는 다음과 같이 쓸 수 있다.
(1)
그러나 지구상에서 존재하는 대부분의 물질들은 혼합할 때 부피를 서로 더하여 전체부피를 구하면 어느 정도의 오차를 유발하며, 경우에 따라서는 심각한 오차를 만들어 내기도 한다. 따라서 장치나 공정을 설계하고자 하는 경우에는 반드시 정확한 몰부피를 사용하여 계산하여야 한다. 혼합물 중에서 각 물질이 갖는 몰부피는 혼합물의 종류에 따라 달라지는데 우리는 이를 부분몰부피라고 부르며 다음과 같이 정의한다.
(2)
즉, 어떤 물질의 부분몰부피는 용액의 부피를 그 물질의 부분몰부피로 일정 온도, 일정 압력과 다른 물질의 몰수를 고정시킨 가운데 편미분한 값, 즉, 그 조성에서의 기울기를 말한다. 부분몰부피는 몰부피와 그 값의 크기가 상당히 다를 수 있다. 부분몰부피가 각각 , 인 두 물질이 각각 과 몰로 혼합된 용액의 부피는
(3)
와 같으며, 이를 구해야만 정확한 용액의 양을 계산할 수 있다. 부분몰부피가 조성에 따라 변하는 계는 몰부피 역시 조성에 따라 변한다(그림 1 참조). (3)의 양변을 n으로 나누면 아래와 같이 조성의 식으로 나타낼 수 있다.

참고 자료

화공열역학 7판 J. M. smith, H. C. Van Ness, M. M. Abbott