
유기화학실험 A+ 레포트_Distillation
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유기화학실험 A+ 레포트_Distillation
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2024.04.24
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1. DistillationDistillation은 액체 혼합물을 가장 일반적인 방법으로 끓는점의 차이를 통하여 물질을 분리하는 방법이다. 여기서 끓는점은 액체의 증기압과 대기압이 같을 때의 온도를 말한다. 액체를 기화시킨 후 얻고자 하는 물질의 기체를 다시 응축시켜 보다 순수한 액체를 얻을 수 있다. Distillation의 종류에는 여러가지가 있는데, 불순물이 비휘발성일 때는 Simple distillation, 불순물이 휘발성일 때는 fractional distillation을 주로 사용한다.
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2. Simple distillationSimple distillation은 일정양의 액체 혼합물을 가열하여 생긴 증기를 condenser로 보내 응축시켜 순수한 액체를 얻는 방법이다. 끓는점 차이가 큰 물질을 분리할 때(적어도 75) 주로 사용되며, 끓는점 차이가 적은 액체 혼합물은 Simple distillation으로 분리하기 어렵다.
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3. Fractional distillationFractional distillation은 distilling flask와 condenser사이에 fractional column이 놓인다는 점에서 Simple distillation과 다르다. 이 fractional column은 연속적인 응축과 기화 가능하게 하는데, 이는 분별 증류관 내에서 단순 증류가 반복되는 것에 해당한다. Fraction distillation은 끓는점 차이가 75℃ 보다 더 적은 혼합물도 분리할 수 있다는 장점이 있다.
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4. Azeotropic distillationAzeotropic distillation은 별개의 azeotropic mixture를 만드는 제 3 성분(비교적 휘발성이 크고, 혼합물 중 한 성분과 친화력이 커야함)을 첨가하는 방법이다. 따라서 새로운 azeotropic mixture이 형성되고, 이때 형성된 azeotropic mixture의 끓는점은 충분히 낮아지기 때문에 증류가 가능하다. 장치로는 Dean-stark trap을 사용한다.
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5. Molecular distillationMolecular distillation은 10 mmHg 이하의 고진공 하에서 행하는 증류로, 저온에서 가능하며 증발하는 분자 간에 화학변화를 일으킬 우려가 있을 경우 사용한다. 이 방법은 solvent를 separating agent로 사용할 때 발생하는 독성 문제를 피하고 열분해로 인한 손실을 최소화할 수 있다는 장점을 가진다.
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6. Vacuum distillationVacuum distillation은 감압을 이용하여 분리하는 방법으로 끓는점이 높은 용액에서 주로 사용된다. 펌프등을 사용하여 압력을 낮추면 끓는점이 낮아지기 때문에 낮은 온도에서도 distillation이 가능해진다.
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7. Extractive distillationExtractive distillation은 끓는점이 비슷한 혼합물이나 공비혼합물 성분의 분리를 용이하게 하기 위하여 사용되는 증류법이다. 공비 증류와 달리 휘발성이 작은 제 3의 성분을 첨가해서 한 쪽의 증기압을 크게 내린 후 분리하는 방법이다.
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8. Steam distillationSteam distillation은 온도에 민감한 물질을 분리하는 방법으로 증기나 물을 첨가하여 화합물의 끓는점을 낮추어 증류한다. 이 방법의 장점은 끓는점을 낮춤으로써 화합물의 분해를 줄일 수 있다는 점이다.
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9. Raoult's lawRaoult's law는 용액 구성요소의 partial vapor pressure은 그 구성요소의 pure vapor pressure과 몰분율을 곱한 것과 같다는 법칙이다. Raoult's law은 ideal solution에만 성립하며, 실제 액체 혼합물은 non-ideal solution인 경우가 많아 법칙을 잘 따르지 않는 경우도 많다.
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10. Dalton's lawDalton's law는 System의 총 압력은 구성요소의 vapor pressure의 합으로 나태 낼 수 있다는 법칙이다. 예를 들어구성 요소 A이외의 모든 성분들이 비 휘발성이라면 혼합물의 전체 압력은 A의 부분압력과 같다.
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1. DistillationDistillation is a fundamental separation technique in chemical engineering and chemistry, with a wide range of applications in various industries. It is a physical process that involves the separation of a liquid mixture into its individual components based on their differences in boiling points. Distillation is a crucial process in the production of fuels, pharmaceuticals, fine chemicals, and many other products. It is an energy-intensive process, but advancements in technology have led to more efficient and sustainable distillation methods. The understanding and optimization of distillation processes are essential for improving the yield, purity, and cost-effectiveness of various industrial operations.
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2. Simple distillationSimple distillation is a basic form of distillation where a liquid mixture is heated, and the vapor is collected and condensed. This method is effective for separating a mixture into its components when the boiling points of the components differ significantly. Simple distillation is commonly used in laboratory settings and small-scale industrial applications, such as the production of alcoholic beverages and the purification of water. While simple distillation is a straightforward technique, it has limitations in terms of the purity of the separated components, especially when dealing with complex mixtures or azeotropic systems. Advancements in distillation technology, such as fractional distillation and azeotropic distillation, have expanded the capabilities of distillation processes to handle more challenging separations.
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3. Fractional distillationFractional distillation is a more advanced form of distillation that allows for the separation of a liquid mixture into its individual components with a higher degree of purity. This technique involves the use of a fractionating column, which contains multiple trays or plates that facilitate the separation of the components based on their differences in boiling points. As the vapor rises through the column, it encounters the cooler trays, causing the higher-boiling components to condense and be collected separately. Fractional distillation is widely used in the petroleum industry for the refining of crude oil, as well as in the production of various chemicals, pharmaceuticals, and fine chemicals. The efficiency and selectivity of fractional distillation make it a crucial process in many industrial operations, and ongoing research aims to further improve its performance and energy efficiency.
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4. Azeotropic distillationAzeotropic distillation is a specialized form of distillation used to separate azeotropic mixtures, which are liquid mixtures that exhibit a constant boiling point and composition. Azeotropic mixtures cannot be separated by simple or fractional distillation due to the formation of an azeotrope, which behaves as a single component. Azeotropic distillation involves the addition of a third component, known as an entrainer or azeotroping agent, which forms a new azeotrope with one of the original components, allowing for their separation. This technique is particularly useful in the purification of solvents, the production of pharmaceuticals, and the separation of close-boiling mixtures. Azeotropic distillation is a complex process that requires careful selection of the entrainer and optimization of the operating conditions to achieve the desired separation efficiency.
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5. Molecular distillationMolecular distillation, also known as short-path distillation, is a specialized form of distillation used for the separation and purification of heat-sensitive or high-molecular-weight compounds. In this technique, the liquid mixture is heated under high vacuum conditions, and the vapor travels a short distance before condensing on a cooled surface. The short distance between the evaporation and condensation zones minimizes the exposure of the vapor to heat, making it suitable for the processing of thermally labile substances, such as vitamins, essential oils, and high-purity pharmaceuticals. Molecular distillation is particularly advantageous for separating compounds with similar boiling points or for purifying materials that would undergo decomposition or degradation under conventional distillation conditions. This technique has found applications in the production of high-value chemicals, cosmetics, and food-grade ingredients, where purity and preservation of sensitive compounds are of utmost importance.
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6. Vacuum distillationVacuum distillation is a distillation technique that operates under reduced pressure, or vacuum, to lower the boiling points of the components in a liquid mixture. This method is particularly useful for the separation and purification of heat-sensitive or high-boiling-point substances, as the lower pressure allows for the components to be distilled at lower temperatures, reducing the risk of thermal degradation or decomposition. Vacuum distillation is widely used in the chemical, pharmaceutical, and food industries for the purification of various compounds, such as essential oils, vitamins, and pharmaceuticals. By operating under vacuum conditions, the process can be carried out at lower temperatures, which is beneficial for preserving the quality and properties of the target compounds. Vacuum distillation is an energy-efficient technique, as the reduced pressure lowers the energy required for vaporization, making it a more sustainable alternative to conventional distillation methods in many applications.
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7. Extractive distillationExtractive distillation is a specialized distillation technique used to separate azeotropic or close-boiling mixtures that cannot be effectively separated by simple or fractional distillation. In this process, a third component, known as an entrainer or extractive agent, is added to the feed mixture to alter the relative volatility of the components, allowing for their separation. The entrainer selectively interacts with one of the components, changing its boiling point and enabling its separation from the other components. Extractive distillation is commonly used in the production of high-purity solvents, the separation of close-boiling hydrocarbons, and the purification of various chemicals and pharmaceuticals. The selection of the appropriate entrainer and the optimization of the operating conditions are crucial for the success of the extractive distillation process, as they directly impact the separation efficiency and the quality of the final products.
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8. Steam distillationSteam distillation is a specialized distillation technique used for the extraction and purification of volatile organic compounds, particularly essential oils, from natural sources such as plants, flowers, and herbs. In this process, steam is passed through the material containing the target compounds, causing them to vaporize and be carried away with the steam. The vapor is then condensed, and the condensate is collected, separating the volatile compounds from the non-volatile plant material. Steam distillation is a gentle and efficient method for extracting heat-sensitive and delicate compounds, as the low-temperature operation helps preserve the natural properties and aromas of the target substances. This technique is widely used in the production of essential oils, fragrances, and natural flavors, as well as in the extraction of various bioactive compounds from plant sources for use in the pharmaceutical, cosmetic, and food industries. The optimization of steam distillation parameters, such as steam flow rate, temperature, and extraction time, is crucial for maximizing the yield and quality of the extracted compounds.
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9. Raoult's lawRaoult's law is a fundamental principle in thermodynamics that describes the relationship between the vapor pressure of a component in a liquid mixture and its mole fraction in the mixture. According to Raoult's law, the partial vapor pressure of a component in a liquid mixture is proportional to its mole fraction in the mixture and its pure component vapor pressure. This relationship is particularly important in the understanding and analysis of distillation processes, as it helps predict the composition of the vapor phase in equilibrium with the liquid phase. Raoult's law is a useful tool for designing and optimizing distillation operations, as it allows for the calculation of the relative volatility of the components and the prediction of azeotropic behavior. While Raoult's law provides a good approximation for ideal solutions, deviations from this law can occur in non-ideal mixtures, necessitating the use of more advanced thermodynamic models for accurate predictions of phase equilibria.
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10. Dalton's lawDalton's law is a fundamental principle in the study of gas mixtures, which states that the total pressure of a mixture of gases is equal to the sum of the partial pressures of the individual gases. This law is particularly relevant in the context of distillation processes, where the vapor phase is often a mixture of different components. Dalton's law allows for the calculation of the partial pressures of the individual components in the vapor phase, which is crucial for determining the composition of the distillate and the efficiency of the separation process. Understanding and applying Dalton's law is essential for the design and optimization of various distillation techniques, such as fractional distillation, azeotropic distillation, and vacuum distillation, where the accurate prediction of vapor-liquid equilibria is crucial for achieving the desired separation and purity of the target compounds. Dalton's law, combined with Raoult's law and other thermodynamic principles, forms the foundation for the rigorous analysis and modeling of distillation processes in chemical engineering and related fields.
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유기공업화학실험 A+레포트 fractional distillation1. 비중병의 부피 측정 비중병을 이용해 증류수의 무게를 측정하고, 증류수의 밀도 이론값을 이용하여 부피를 계산하였다. 이를 통해 비중병의 부피를 7.8mL로 확인하였다. 2. 증류 전후 에탄올 함량 계산 증류 전 용액의 밀도와 보간법을 이용하여 에탄올 함량을 13.3%로 계산하였다. 증류 후 용액의 밀도와 보간법을 이용하여 에탄올 함량을 79.75%로 계...2025.05.04 · 공학/기술
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유기공업화학실험 A+ 레포트 simple distillation1. Simple Distillation 실험에서는 toluene의 simple distillation을 수행하였다. 처음 액체가 증류되어 나오기 시작한 온도는 89.8°C였고, 최고 온도는 103.8°C였다. 회수율은 77.82%로 높은 편이었다. 실험 과정에서 발생한 오차의 원인으로는 테플론 테이프의 sealing 불량, round bottom flas...2025.05.04 · 공학/기술
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유기화학실험1 Simple distillation A+ 결과레포트1. 증류 증류는 2개 이상의 물질로 구성된 이미 섞여 있는 용액을 두 용액의 끓는점의 차이를 이용해 다시 각각의 물질로 분리하는 방법이다. 이 증류는 큰 범위로 보면 단순히 필요한 물질을 불순물로부터 증발시켜 얻는 단순증류와 두가지의 다른 액체의 비등점(끓는점)이 다른 것을 이용해 증류시키는 분별증류로 나눌 수 있다. 이번 실험에서는 단순증류에 대한 실험...2025.01.13 · 공학/기술
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[서강대 유기화학실험 A+ 레포트] Exp1.Distillation1. 끓는점 액체의 증기압 값이 외부 압력과 동일해졌을 시의 끓는 온도를 boiling point, 즉 끓는점이라고 한다. 이때 액체 표면에서는 증발이, 내부에서는 기화로 인하여 기포가 발생하게 된다. 이와 같이 끓는점은 외부 압력에 의해 달라지기에 끓는점 즉 끓는 온도마다 외부 압력을 명시해주어야 한다. 온도 변화에 따라 액체 증기압을 나타낸 증기압력 곡...2025.01.22 · 자연과학
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유기공업화학실험 A+ 레포트 simple distillation 11페이지
유기공업화학실험4. simple distillation2분반2조5. Result1) Toluene의 Simple distillation① 처음 액체가 증류되어 나오기 시작한 온도: 89.8℃② 최고 온도: 103.8℃③ 회수율(%)넣어준 양 [g]회수한 양 [g]회수율 [%]17.4g13.541g77.82%- Cal) round bottom flask의 무게를 측정하지 않아서 toluene의 밀도를 통해 넣어준 양을 계산하였다. 일반적으로 실험실의 온도는 20℃[1]에 해당하니 20℃라고 생각하고 20℃에서 0.78 g/cm3의 값...2023.03.21· 11페이지 -
유기화학실험 Distillation (증류 실험) 12페이지
Report유기화학실험예비+결과레포트Distillation (증류)1. 실험제목 : Distillation2. 실험목적Boiling Point 차이를 이용하여 두 개 이상의 물질을 분리하는 기술로 Simple Distillation 및 Fraction Distillation을 통해 물질의 정제와 분리를 수행한다.3. 실험이론(1) Distillation(증류)유기화합물은 자연에서 순수한 상태로 발생하지 않고 합성될 때 불순물이 발생하기 때문에 물질의 purification은 유기화학실험에서 중요한 부분을 차지한다. 그 중 중요한 작...2022.01.28· 12페이지 -
유기공업화학실험 A+레포트 fractional distillation 15페이지
유기공업화학실험5. fractional distillation2분반2조5. Result1) 비중병의 부피 (= 증류수의 부피 = 증류수의 질량/증류수의 밀도)[Table SEQ Table \* ARABIC 1. 비중병의 부피]증류수의 무게 [g]증류수의 밀도 [g/mL]비중병의 부피 [mL]7.788 g0.99820 g/mL7.8mL비중병의 무게: 13.303 g비중병 + 증류수의 무게: 21.091 g증류수의 무게(질량): 21.091g-13.303g=7.788 g증류수 밀도(이론값) (20oC): 0.99820 g/mL비중병 부...2023.03.24· 15페이지 -
A+ 유기화학실험1 < Fractional Distillation > 레포트 15페이지
1. Title : Fractional Distillation2. PurposeDistillation을 통하여 액체의 끓는점 차이를 이용한 분리 방법을 이해한다. 이 과정에서 실험 도구의 사용 방법을 익힌다.3. Theory1) Boiling pointBoiling point는 액체의 증기압이 외부 압력과 같아져 끓기 시작하는 온도를 말한다. 끓음은 액체 내부에서 기포가 발생하는 것을 의미하는데, 외부 압력이 액체의 증기압보다 클 경우, 액체 내부에서 기포가 발생하지 못한다. 그러나 온도가 상승하여 액체의 증기압이 외부압력과 같아지...2024.01.23· 15페이지 -
[서강대 유기화학실험 A+ 레포트] Exp1.Distillation 13페이지
Ⅰ. TitleFractional DistillationⅡ. Purpose액체의 끓는점 차를 활용한 분리법인 “Distillation” 에 대해 이해하고, 실험 도구들에 대하여 숙달해본다.Ⅲ. Theory(1) Boiling point액체의 증기압 값이 외부 압력과 동일해졌을 시의 끓는 온도를 boiling point, 즉 끓는점이라고 한다. 이때 액체 표면에서는 증발이, 내부에서는 기화로 인하여 기포가 발생하게 된다. 이와 같이 끓는점은 외부 압력에 의해 달라지기에 끓는점 즉 끓는 온도마다 외부 압력을 명시해주어야 한다. 온도 변...2024.09.09· 13페이지