기액평형실험

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목차

1. 개요

2. 이론
1) 기-액 평형관계
2) 라울(Raoult)의 법칙
3) 이상 용액인 경우의 x-y의 관계

3. 실험장치

4. 실험 방법

본문내용

1. 개요

기-액 평형과 평형 증류에 대한 기초지긱과 조작방법을 이해하고, 메탄올-물계에 대한 기-액 편형관계와 Raoult의 법칙을 이해한다.

2. 이론

1) 기-액 평형관계

메탄올과 물은 서로 임의의 비율로 혼합하여도 균일한 용액으로 된다. 지금, 이 용액이 각각의 성문의 혼합 증기와 평형에 있는 게에 있어서 깁스(Gibbs)의 상률을 적용하여 본다. 계의 성분수는 메탄올과 물의 두 가지이고, 상(phase)의 수는 기상과 액상의 두 가지 상이다. 그러므로, 상률(자유도=성분수-상수+2)에 따라 이 게의 자유도는 2-2+2=2가 되고, 온도, 압력, 기-액상의 조성등의 상태량 중에 2개까지는 임의로 대신하는 것이 가능하다.
대기압 하에서는 1자유도는 압력이 일정한 조건의 목적으로 사용하고 있으므로 나머지 자유도는 1이다. 보기를 들면, 액상의 조성을 지정하면 나머지 상태량(온도, 기상의 조성등)은 곧 알 수 있다. 이 평형 관계는 일반적으로 실제 측정으로 구해지지는 않는다. 표9-1의 값은 메탄올=물 계의 대기압 아래서의 기-액 평형 관계로, 액상의 조성을 여러 가지 변화하여 측정한 값이다.
대체로 기-액의 조성은 어느 것이나 끓는점이 낮은 성분의 몰 분율로 표시하고 각각 x, t의 기호로 나타낸다.
그림9-2의 (a)는 표 9-1의 값으로부터 x-t, y-t의 관계를 나타낸 것이고, 끓는점-조성 곡선이라고 하며, 조성x의 혼합용액을 온도 t() 으로 끓여 그 때 생긴 평형을 유지하는 증기의 조성은 y로 표시되어있다.
x-t곡선을 끓는점 곡선, y-t곡선을 이슬점 곡선이라 한다. 그림9-2의 (b)는 표 9-1의 값에서 x-t만의 관계를 그린 것으로 평형 곡선이라 한다.
평형곡선은 온도를 나타내지 않는 결점이 잇지만, 증류의 계산에는 편리한 것으로 잘 사용한다.

2) 라울(Raoult)의 법칙

이상 용액일 경우, 혼합물 중 각 성분이 나타내는 분압은 그 성분이 단독적으로 존재할 때 나타내는 증기압과, 용액 중 그 성분의 몰분율과의 곱으로 표시되며, 이를 라울의 법칙(Raoult’s Law)이라 한다. 또, 그 식은 다음과 같다.

참고 자료

없음