[화학공학실험] 단증류 실험 결과보고서(실험레포트)

소개글

"[화학공학실험] 단증류 실험 결과보고서(실험레포트)"에 대한 내용입니다.

목차

1.주제(Title)
2.실험날짜(Experiment date)
3.실험결과(Results)
4.고찰(Discussion)
5.참고문헌(Reference)

본문내용

4. 고찰(Discussion)

이번 실험의 목적은 2성분계인 혼합액체를 단증류 장치로 증류시키면서 조작방법을 익히고, 물질수지의 이론과 개념을 적용해 Rayleigh식과 Raoult식을 이해하는 것이었다.

< 단증류 실험 장치 >

단증류 장치는 크게 가열부와 냉각부로 나누어지고 위와 같이 설치하고 조작하였다. 원리를 살펴보면 단증류는 2성분계 혼합액체의 끓는점 차이를 이용하여 분리하는데 이번 실험에 사용한 에탄올 수용액의 경우 에탄올의 끓는점이 78℃, 물의 끓는점이 100℃이기 때문에 78~80℃의 온도를 유지하며 가열하는 것이 중요했다. 100℃이상의 온도에서는 에탄올뿐만 아니라 물도 같이 증류되어 나오기 때문에 오차가 크게 발생하여 혼합액체를 분리할 수 없기 때문이다. 한편, 78℃의 온도에서 에탄올은 증류가 활발하게 이루어지면서 기상이 되고 입구와 출구를 향류로 호스 연결한 냉각기에 의해 다시 응축하여 삼각플라스크에 액상으로 모이게 된다. 이때 온도조절을 잘하고 새는 곳이 없었다면 삼각플라스크에 모인 액체는 순수한 에탄올이 되며 물질수지 이론에 의해 수용액으로부터 유출된 증기의 양과 응축 후 얻어지는 유출액의 양이 같을 것이라는 예상을 할 수 있었다. 또 이로부터 유도된 식이 Rayleigh식으로 단증류 후의 수용액과 잔류액의 양 및 조성사이의 관계를 이용해 구하고자하는 이론값도 계산할 수 있었다. 물론 증류를 하는 과정에서 기-액 평형일 때의 Raoult식도 생각해볼 수 있었는데 Raoult의 법칙에 따라 각 성분의 증기압, 액상 조성, 기상 조성의 관계를 알 수 있었고 이를 이용하면 이번 실험에서는 구하지 않았지만 와 , 와 를 각각 구해서 비휘발도 를 계산할 수 있다는 것도 알게 되었다.
단증류 실험결과 오차는 29.35%였는데 실험과정에서 몇 가지 큰 실수가 있었음에도 불구하고 생각보다 오차가 크지 않았기 때문에 다음번 실험에서는 오차를 줄일 여지가 많은 실험이라고 생각했다.

참고 자료

화공생물공학과 공동집필, “화공생물공학실험 (2019년 1학기)”, 동국대학교, 2019, pp.62-69.
이화영 외 2인, “단위조작”, McGraw-Hill, 7th edition, pp.619-638.
권규혁 외 9인, “일반화학실험”, 형설출판사, 2001, pp.45~49.
J. M. Smith, “화학공학열역학”, McGraw-Hill, 6th edition, pp.333~371.