[화학공학]Melting Point 측정으로 공융점 결정과 Phase diagram 작성

소개글

1. 서 론

순수한 물질들은 각각 고유의 녹는점을 가지고 있다. 그러나 순수한 물질이 아닌 다른 물질간의 혼합물을 형성하는 경우에는 녹는점이 달라진다. 그리고 녹는점은 혼합물에서 각각의 물질들이 어떤 몰 비로 섞여있느냐에 따라 다른 녹는점의 결과를 나타나게 된다. 우리는 이번 실험에서 우선 순수한 화합물(Benzoic acid, 2-naphthol, Urea, Cinnamic acid)의 녹는점을 우선 측정하고, 혼합물 중에 Cinnamic acid와 Urea을 각각 몰 비로 혼합하여 그 혼합물들의 녹는점을 측정하여 phase diagram을 작성하고, 공융점(Eutectic point)을 결정할 것이다. 이밖에 다른 물질 Benzoic acid와 2-naphthol를 같은 방법으로 실험할 것이다. 그래서 순수 물질과 혼합물질의 녹는점 특성을 알아보고 고찰 할 것이다.

목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험장치 및 방법
4. 실험결과 및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

2. 이론

물질의 녹는점이란 온도의 변화가 일어나지 않은 채 액체상과 고체상이 서로 평형상태에 놓여있는 온도로 정의된다. 녹는점에 있는 순수한 물질의 고체상과 액체상의 혼합물에 열을 가하면 고체가 모두 액체로 변할 때까지 온도는 증가하지 않으며 열을 빼앗을 경우도 액체가 모두 고체로 변할 때까지 온도는 낮아지지 않는다. 순수한 물질의 녹는점(melting point, m.p.)과 어는점(freezing point)은 동일하다. 녹는점 이하의 낮은 온도에서 화합물은 고체로 존재하고, 여기에 열을 가하면 고체의 온도가 높아진다. 녹는점에 도달하면 처음에 액체상(liquid)이 조금 나타나며, 고체상과 액체상의 평형이 이루어진다. 계속해서 열을 가하면 온도는 변하지 않으며 가해지는 열은 고체를 액체로 변하게 하나 두 상은 여전히 평형을 유지한다. 고체가 다 녹았을 때 계속해서 열을 가해주면 온도는 직선적으로 증가한다. 녹는점에서 고체상과 액체상의 증기압은 같다. 결정성 고체의 녹는점은 그 결정의 독특한 온도이므로 녹는점을 측정하여 물질을 확인할 수 있다.

또한 고체의 녹는점은 외부 압력 1 기압에서 고체와 액체의 평형상태의 온도로 정의된다. (수 기압 범위에서 녹는점은 압력 의존성이 크지 않으므로 정확한 외부 압력은 크게 중요하지 않다.) 순수 결정화합물(pure crystalline compound)의 경우에 Gibbs 상률(phase rule)에 의하면, 일정압력에서 액체와 고체가 평형상태 일 때의 온도는 고정되므로, 녹는점은 한 온도에서 나타난다. 액체가 고체가 평형이라는 조건은 매우 중요하다. 액체가 냉각될 때, 어는점 이하에서 고체가 전혀 없이 액체로 존재할 수도 있기 때문이다. (이런 현상을 과잉냉각 이라고 한다.) 결정화가 일어나는 동안, 주변에 고체를 형성 할 수 있는 핵이 없다면, 원자가 결정 격자를 이루는 과정이 매우 오래 걸릴 수도 있기 때문이다. 일반적으로 불순물이 함유된 고체는 일정한 온도 범위에서 녹는다. 주어진 고체 시료에서 고체가 완벽하게 사라지는 온도 (시료의 녹는점으로 정의되는 온도)뿐만 아니라 액체가 최초로 나타나는 때의 하한점도 함께 기록하는 것이 중요하다. 좁은 용융범위(예를 들면 0.5도 미만의 온도범위)는 순수 화합물을 나타내는 것이고 넓은 용융범위는 불순물이 존재하는 impure compound를 나타낸다. 여기에는 몇 가지 예외가 있다.

참고 자료

6. 참고문헌

전남대학교 공과대학 화학공학부 , “화학공학실험2”
이화영, 전해수, 조영일 공역 , “단위조작” , 한국맥그로힐(주) , 2001
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신재순, 이순기, 강춘형, 김영대 공역 , "핵심물리화학" , 교보문고 , 2003