[단위조작실험]삼각도를 이용한 상평형도

소개

3성분계에 있어서 상평형도를 이해하고 적성하여 임의의 조성을 구성하는 액체의 3성분계를 삼각도상에 배열할 수 있어야 하며, 실험을 통하여 1상영역과 2상영역을 구분하여 상경계도를 찾는 능력을 배양할 수 있다. 즉, 아세톤-톨루엔-증류수의 상호용해도 관계를 알아 보는 레포트입니다.
1. 아세톤-증류수 계에 있어서의 상호용해도의 측정
2. 아세톤-톨루엔계에 있어서 상호용해도의 측정
3. 톨루엔-아세톤-증류수 3성분의 맺은선의 측정

목차

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

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 3성분계에 있어서 상평형도를 이해하고 적성하여 임의의 조성을 구성하는 액체의 3성분계를 삼각도상에 배열할 수 있어야 하며, 실험을 통하여 1상영역과 2상영역을 구분하여 상경계도를 찾는 능력을 배양 할 수 있다.
1.2. 3성분계 즉, 아세톤-톨루엔-증류수의 상호용해도 관계를 알아본다.
1.3. 맺음선은 서로 평형에 도달된 후 분리된 두 액체층의 아세톤을 측정함으로써 결정 할 수 있다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 요약
본 실험의 목적은 물질을 상평형도에 나타내는 것이다. 이를 통해 얻을 수 있는 것은, 만일 압력과 온도가 정해진다면, 한 상의 임의의 몰 분율만 규정하여도, 모든 상의 조성들을 알아내기에 충분하다는 것이다. 원래 실험에서 총 3가지의 성분을 나타내어야 하는데 실험 여건상 2가지 용액만 나타내기로 했다. 아세톤-증류수 용액과 아세톤-톨루엔 용액 이다. 먼저 첫 번째 용액에서 각 w.%농도 에 맞춰 용액을 만든 후 온도를 일정하게 조절했다. 그리고 톨루엔을 첨가시켜 백탁 현상이 나타나는 지점을 찾아내서, 상평형도에 표시하면 된다. 백탁 현상은 2상이 존재하는 순간임을 나타낸다. 총 8개의 점을 상평형도에 표시하게 되는데 이를 연결하면 상경계도 라는 곡선이 생긴다. 이 곡선을 기준으로 안쪽에는 2개의 상이 존재하고, 바깥쪽에는 1개의 상이 존재 하게 된다. 간단히 요약하면 증류수, 아세톤, 톨루엔의 부피분율을 다르게 하여, 나타나는 2상 영역에서의 성분비를 삼각도 상에 배열 할 수 있었고, 1상 영역과 2상 영역을 구분하여 상경계도를 찾는 능력을 실험을 통해 알 수 있었다. 실험결과는 상분리가 잘 되었으며 2상 영역을 삼각도에 표현 할 수 있었다.

2.2. 상평형도
Figure 1. 상평형도
상평형도는 고체, 액체, 기체의 상 사이의 평형상태를 나타낸 도표로 Figure 1.은 단일성분계에서의 상평형도를 나타내는 그림이며 점 T는 고체, 액체, 기체 3개의 상이 공존하는 삼중점(Triple Point)이고, 점 C(Critical Point)는 벗어나는 온도의 증가와 압력의 증가에는 상의 변화가 일어나지 않는다.

참고자료

· 과학도와 공학도를 위한 열역학, 임경희 저, 자유아카데미, p.491～498, p.713～715, p.734～742
· 화학공학, 임굉 저., 내하출판사, p.269～285
· 단위조작, 고완석 외 5명 저., 보문당, p.220～225
· 화학공학열역학, J.M.Smith, Mcgraw-hill
· 물리화학 4th Edition, Silbey · Alberty · Bowendi, 자유아카데미