4. 액체의 상호 용해도

목차

1. 서론
2. 실험 이론
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 실험결과
6. 참고문헌

본문내용

1. 서론

서로 섞이지 않는 물과 톨루엔(또는 n-butanol) 혼합물에 아세트산을 가하여 용액에 대한 아세트산의 용해도를 측정하고, 세 가지 액체가 이루는 용액의 조성을 삼각도에 나타낸다. 또한 이 과정에서의 분배법칙을 조사한다.

2. 실험 이론

2.1 액체 간의 상호용해도
일정한 온도에서 두 종류의 액체가 완전하게 섞이지 않고 두 층으로 평형을 이룰 때, 한 층의 액체 성분이 다른 층에 용해된 정도를 의미한다.

2.2 용질의 선택
실험에서 사용되는 용질은 증류수(극성)와 톨루엔(무극성)에 모두 녹을 수 있는 물질이어야 한다. 증류수는 아세트산과 수소결합을 하며 용해되고, 톨루엔은 아세트산 분자 간 수소결합으로 형성된 아세트산 이합체와 판데르발스 힘으로 용해된다.

2.3 분배법칙
일정한 온도에서 서로 섞이지 않는 용매 A와 B가 2개의 층으로 되어 있을 때, 양쪽 용매에 모두 녹는 물질 C를 가하여 잘 섞어주면 C의 농도의 비는 다음과 같이 일정하게 된다.

여기서, CA : 용매 A에 녹아 있는 C의 농도 [g mol/㎤]
CB : 용매 B에 녹아 있는 C의 농도 [g mol/㎤]
K : 분배계수 [-]

또한 분배법칙은 물질 C가 용매에 단분자로 녹아 있다고 가정했을 때 성립하는 것으로, 용매 중 분자가 만나거나 전이를 일으킬 때는 만나는 정도나 전이도에 의해 보정할 필요가 있다. 물-톨루엔 혼합물을 이용하는 본 실험에서는 톨루엔이 아세트산 이합체와 반응하므로 보정해야 한다.

2.4 분배법칙의 보정
분자가 용매 A 중에서 단일 분자로 녹고, 용매 B 중에서 n개의 분자가 만나 Cn으로 되어 있을 경우 분배계수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

용질의 분해가 식 (1)을 따르는 경우 CA와 CB의 관계는 다음과 같이 일차식으로 나타낼 수 있다. 

참고 자료

Silbey, Alberty, Bawendi, 물리화학, 2006, 자유아카데미, p.704, 938
영남대학교 화학과, 교양학부, 일반화학실험, 2015, 자유아카데미, p. 7~13
증류수 – 안전보건공단 화학물질정보 MSDS,
2021년 05월 09일, msds.kosha.or.kr/kcic/msdsdetail.do
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n-butanol – 안전보건공단 화학물질정보 MSDS,
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Acetic acid – 안전보건공단 화학물질정보 MSDS,
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