분별증류

목차

1. 서론
1.1. 실험목적

2. 이론
2.1. 분별증류

3. 실험장치 및 방법
3.1. 기구 및 시약
3.2. 실험방법

4. 실험결과 및 고찰
4.1. 증류곡선
4.2. 고찰

5. 결론

6.참고문헌

본문내용

1. 서론

1.1. 실험목적
비점차(증기압차)가 다른 두 종류의 혼합물(메탄올과 물)을 분별 증류 조작을 통하여 순수한 메탄올을 분리하는 것이 위 실험의 목적이다.

2. 이론

2.1 분별증류
물과 메탄올을 분별증류로 분리하는 경우, 순수한 물은 100℃에서 끓고 메탄올은
64.1℃에서 끓는다. 물과 메탄올을 증류장치에 넣고 가열하면 메탄올이 먼저 끓어 나오고, 물은 더 가열한 후 온도가 100℃가 되었을 때 끓어 나오기 시작한다.
용액을 가열하면서 온도의 변화를 살펴보면 그림과 같은 그래프를 얻을 수 있다. 처음은 온도가 점점 올라가다 64.1℃ 이상의 온도에서 기울기가 급격하게 작아지는 것을 볼 수 있다. 이때가 메탄올이 끓어 기화하는 상태를 나타내는 구간이다. 이때 나오는 기체를 다시 액화시키고 모으면 메탄올을 얻을 수 있다. 순수한 물질의 상전이그래프에서는 상이 바뀌는 구간에서는 온도 변화가 없지만 물과 메탄올이 함께 존재하는 용액에서는 약간의 온도 변화가 있다. 따라서 기울기는 작지만 0은 아닌 상태로 진행된다. 다시 온도가 급격하게 올라가는 부분은 메탄올이 모두 기화한 후 물의 온도가 올라가는 상황이다. 100℃가 되면 물이 기화하기 시작하고 이때는 메탄올은 거의 없는 순수한 물의 증발이기 때문에 온도 변화가 없다. 이때 나오는 기체를 액화시키면 물을 얻을 수 있다.
이렇게 끓는점에 어느 정도 차이가 있는 액체물질들은 분별증류를 이용해 분리할 수 있다. 분별증류의 원리는 원유의 분리에도 사용된다.

2.2 증류
어떤 용질이 녹아 있는 용액을 가열하여 얻고자 하는 액체의 끓는점에 도달하면 기체상태의 물질이 생긴다. 이를 다시 냉각시켜 액체상태로 만들고 이를 모으면 순수한 액체를 얻어낼 수 있는데, 이러한 과정을 증류라 한다.

3. 실험장치 및 방법

3.1. 기구 및 시약
메틸알콜(99.5wt%), 증류수, 가열장치, 300ml 가지달린 증류플라스크, 분별증류관, 리비히 냉각기, 온도계, 순환펌프, 메스실린더, 스탠드

참고 자료

두산백과 [ 분별증류, 分別蒸溜, fractional distillation, fraktionierte Destillation ]
J. M. Smith, Chemical Engineering Thermodynamics 7th, 295-313Page, McGrawHill education.
Landolt-Bornstein III/47: Optical Constants
교수님 자문