결정화 실험(crystalization)

소개글

"결정화 실험(crystalization)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 목적

2. 이론
2.1 결정
2.2 결정화
2.3 결정핵(Crystal Nucleus)
2.4 용해도

3. 결과
3.1 실험결과데이터

4. 고찰

본문내용

1. 목적

이미 결정으로 존재하는 물질인 무수화물 티오황산나트륨과 5수화물 티오황산나트륨을 녹인 다음, 가열 - 냉각 과정을 통해 결정화 시킨다. 이 과정을 통해 온도, 용질의 용해도, 냉각 방식의 차이 등을 고려하여 과포화 용액의 결정 형태를 비교하고 시간에 따른 결정 형태의 차이를 알아본다.

2. 이론

2.1 결정
결정이란 다음과 같이 정의된다.
1) 고도로 규칙이 있는 분자배열을 가지는 고체
2) 결정의 전 구조가 완전하게 규칙적인 배열을 가진 고체

2.2 결정화
확산속도는 Fick의 법칙에 의거하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

dm=DA/S(C-C_t)dt

dm: dt시간동안 확산된 용질량
D: 확산계수
A: 결정 표면적
S: 확산층 두께
C: 용액의 농도
Ct: 결정표면 계면에서의 용액의 농도(1)

2.3 결정핵(Crystal Nucleus)

과포화 용액이나 과냉각 용액에서 결정이 만들어질 때, 그 결정의 중심이 되는 매우 작은 씨. 이것으로 결정이 성장하며 커지게 된다. 용탕이 응고할 때 새로운 상 또는 조직을 형성하는 과정에서 최초로 구조적 중심이 되는 입자를 말한다. 이것은 결정에서 핵의 역할을 하므로 결정핵이라 부른다.

용탕: 주조 작업에서 금속이 녹은 쇳물, 여기서는 수용액을 말한다

결정화 과정에서 과포화상태는 굉장히 중요하다. 낮은 과포화상태에서 결정은 결정핵을 생성하기 보다는 빠르게 성장을 하여 결과적으로 큰 결정 크기를 갖는다. 반면에, 높은 과포화상태의 결정은 결정핵 형성이 성장보다 우세하기 때문에 작은 결정 형태를 갖는다.
공정과정에서 빠른 냉각속도는 느린 냉각속도보다 높은 온도에서 큰 핵형성과 낮은 과포화를 일으킨다. 이번 실험에서 빠른 냉각속도는 강제냉각을 말하고 느린 냉각속도는 자연냉각을 말한다.
큐빅을 1시간 냉각 시 전체에 걸쳐 과포화 상태가 된다.

참고 자료

2019년도 단국대학교 화학공학과 반응현상실험 실험실습 교안 ver 1.4