[화학공학실험]2성분계의 기-액 평형

소개

"[화학공학실험]2성분계의 기-액 평형"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 대기압 하에서 물-프로판올 혼합용액의 2성분계 기-액 평형의 원리를 이해한다.
1.2. 끓는 온도와 액상의 프로판올 몰 분율의 관계(T-X diagram), 액상의 프로판올 몰 분율과 기상의 프로판올 몰분율과의 관계(X-Y diagram)를 도시하는 방법을 익힌다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 배경
기-액 평형의 실험을 증류실험의 일종이다. 증류는 액체혼합물 중 각 성분의 증기압 차를 이용해서 각각의 성분으로 분리하는 조작이다. 석유공업을 시초로 해서 각종의 화학공업에서 널리 이용되고 있다. 일반적으로 용액을 비등시키면서 발생하는 증기의 조성은 원래 액의 조성과 다르게 되고, 이 조성의 차이를 이용해서 성분을 분리하고자 한다. 이번 실험에서 증류조작의 기본이 되는 2성분계의 분리를 대상으로 그 원리를 설명하고자 한다.

2.2. 기-액 평형
2성분 이상의 성분으로 이루어지는 액체를 일정한 온도 ․ 압력 하에서 충분한 시간 방치해두면, 액체와 그 액체의 증기 사이에 평형상태가 성립된다. 이때 증기에는 액체보다 끓는점이 낮은 성분이 많이 존재한다. 기-액 평형은 흡수조작에 의한 설계를 계산할 때 쓰이는 기본데이터이며, 이론적인 법칙으로는 라울의 법칙과 헨리의 법칙이 있다.

2.3. 라울의 법칙
라울의 법칙에는 두 가지 가정 하에 사용된다.
기상은 이상기체이다
액상은 이상용액이다
첫 번째 가정은 라울의 법칙이 저압에서 중압에 대해서만 적용될 수 있음을 의미한다.
두 번째 가정은 이 법칙이 계를 이루는 성분들이 화학적으로 유사한 경우에만 유효할 수 있음을 뜻한다. 라울의 법칙은 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.
(i =1,2,..,N)
= 액상의 몰 분율, = 기상의 몰 분율, = 계의 온도에서 순수성분 i의 증기압
2성분 혼합용액의 끓는점에서

= 계의 압력(본 실험의 경우 대기압), = 성분 1의 분압, = 성분 2의 분압

참고자료

· 화학공학실험, 김학준, p.421, 2004年
· Physical Chemistry, Peter Atkins/Julio de Paula, p.1064, 2006年
· 화학공학열역학, J.M.Smith, p.759, 2005年
· 化學工學槪論, 고완석, 김영준, 임계규, p.262, 1997年