Fractional Distillation, 분별 증류, 유기화학실험

소개글

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목차

1. Purpose
2. Theories
3. Reagents and Apparatus
4. Physical properties of chemical reagents
5. Procedures
6. Cautions
7. Results/Questions
8. Discussion
9. Conclusion
10. References

본문내용

A. Purpose
액체의 boiling point 차이로 분리하는 방법인 Distillation을 이해하고, 실험을 진행할 때 쓰이는 도구들에 대한 숙달을 목표로 한다.

B. Theories
1) Boiling point
Boiling point는 액체 표면에 있는 액체 분자가 기체로 되는 증발과 다르게 액체 표면뿐 아니라 내부에서까지 기체 상태로 변하는 온도이다. Boiling point에서 기화할 때 요구된 열에너지는 액체일 때의 분자간 인력을 끊는데 사용되므로 액체의 온도는 기체로 변화할 때까지 일정하게 유지된다. 순물질의 boiling point는 일정한 압력에서 물질의 양과 관련없이 항상 일정하기 때문에 물질을 구분할 수 있게 해주는 고유의 특성이 된다.
Boiling point는 액체의 증기압과 외부 압력이 동일한 지점임에 따라 외부의 압력에 따라 boiling point가 달라지게 된다. 외부 압력이 낮아지면 boiling point가 낮아지고, 외부 압력이 높아지면 boiling point가 높아진다. 수소결합의 유무도 boiling point에 영향을 준다. 수소결합은 극성화로 인해 수소 원자가 부분 양전하를 가지게 되고, 부분 양전하를 띠는 수소와 비공유 전자를 가지고 있는 다른 원자가 만나 결합을 이룬 형태이다. 따라서 같은 크기와 같은 분자량을 가진 물질일 경우 수소결합이 있을 때 더 높은 boiling point를 가진다. 또한 극성 분자의 경우 쌍극자 모멘트를 가지는데 보통 이 분자들이 배열할 때 반발이 적은 (+)와(-)가 만나도록 배열하며, 이러한 분자들의 알짜힘은 인력이다. 쌍극자-쌍극자 힘에 의한 인력은 액체가 기체로 바뀔 때 극복해야 하기 때문에 극성이 큰 물질일수록 인력이 커져 높은 boiling point를 가진다. 비극성 분자의 경우 0의 쌍극자 모멘트를 가지고 있고, 극성 분자와 다른 인력인 London 분산력이 작용한다. 비극성 분자를 쌍극자 모멘트가 0이더라도 분자들끼리 만날 때 이동되는 전자들의 분포에 따라 한 분자내에서 일시적 쌍극자 모멘트를 가지는데 이러한 쌍극자는 변화하며, 계속하여 일어난다. 이 때 발생한 인력은 boiling point과 연관이 있으며, 분자의 표면적에 따라 좌우된다. 따라서 분자량이 클수록 표면적이 넓어져 인력이 증가하고 boiling point가 높으며, 분자구조가 구형에 가까울수록 표면적이 좁아지기 때문에 인력이 감소해 boiling point가 감소한다.

참고 자료

Kenneth L. Williamson Katherine M. Master, Macroscale and Microscale Organic Experiments, 6th edition, Houghton Mifflin Collede Div, 2010, pp 86 ~ 101