소개글
"3성분계"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적
2. 이론
2.1. 정삼각형 좌표계
2.2. 액체-액체 혼합계
2.3. 몰분율
2.4. 상평형의 기준
2.5. 상규칙
3. 실험 방법
3.1. 물 1 mL + 톨루엔 9 mL
3.2. 물 9 mL + 톨루엔 1 mL
4. 실험 결과
5. 고찰
6. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적
실험 목적은 물, 톨루엔, 아세톤으로 이루어진 3성분 액상계의 상평형도를 정삼각형 좌표계에 나타냄으로써 3성분 액상계의 상평형 거동과 정삼각형 좌표계를 이해하도록 하는 것이다.
2. 이론
2.1. 정삼각형 좌표계
정삼각형 좌표계는 3성분 계의 조성을 표현하는 데 유용한 도구이다. 3성분 계의 자유도 F는 Gibbs의 상률에 따라 (5-p)로 나타나는데, 여기서 p는 평형상의 수이다. 3성분 계는 상이 하나이면 계의 상태를 정의하는데 4개의 변수가 필요하므로, 평면에 표시하기 어렵다. 그러나 온도와 압력을 일정하게 하여 변수를 줄이면 계의 변수는 F=3-p가 되어 최대변수가 2개이므로 2차원 평면에 표시할 수 있다. 이때 계의 변수는 X1 + X2 + X3 = 1의 관계를 갖는 조성변수 X1, X2, X3가 된다.
정삼각형 좌표계에서는 삼각형 내의 어느 점에서 각 변에 그어진 수직선분의 길이가 그 변의 반대쪽 꼭지점에 있는 성분의 조성 퍼센트를 나타낸다. 즉, 삼각형의 꼭지점 A, B, C는 각각 100% A, 100% B, 100% C를 표시하며, AB 변에 평행한 선분위의 점들은 모두 C 성분의 조성이 동일하다. 또한 삼각형 내 한 점 P에서의 각 성분 조성은 P점에서 꼭지점 C에 대응하는 AB변과 평행한 직선을 그어, 이 선과 AB변과의 수직거리로부터 구할 수 있다. 이와 같은 방법으로 A 및 B의 조성도 구할 수 있다. 꼭지점을 지나는 선분 위의 점에서는 다른 두 성분의 비율이 같아진다.
따라서 정삼각형 좌표계는 3성분 계의 조성을 직관적으로 표현할 수 있으며, 상평형 거동을 이해하는 데 유용한 도구라고 할 수 있다.
2.2. 액체-액체 혼합계
액체-액체 혼합계는 서로 혼합되지 않는 두 가지 액체로 이루어진 계를 의미한다. 톨루엔-물 혼합계가 대표적인 예로, 톨루엔과 물은 서로 혼합되지 않고 두 층으로 분리된다.
이러한 액체-액체 혼합계에 아세톤을 첨가하면 아세톤이 두 층 사이에 분배되어 소량의 물이 톨루엔 층에, 소량의 톨루엔이 물 층에 각각 용해된다. 아세톤을 계속해서 첨가하면 두 층의 조성이 점점 유사해지고 ...
참고 자료
Raymond chang, Chemistry, McGraw-Hill Education, 2015, p197
Peter atkins, Physical chemistry, Oxford University Press, 2018, (p9, p121, p123-p124)
양오봉 외 6명 옮김, 화학공정계산, p259-p260, 한티미디어, 2017
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