2성분계의 기-액 평형

소개

"2성분계의 기-액 평형"에 대한 내용입니다.

목차

1. 서론 1
1) 실험 배경
2) 실험 목적

2. 이론 2

3. 실험 장치 및 방법 9
1) 실험 준비물
2) 실험 방법
3) 주의 사항

4. 실험 결과 및 분석 12

5. 고찰 20

6. 결론 21

7. 참고문헌 22

8. 부록 24
1) 1-propanol의 밀도
2) 1-propanol의 몰분율에 따른 끓는점 문헌값
3) 기상의 조성 계산
4) 사용 기호

본문내용

1. 서론

1.1. 실험 배경
화학공업에 있어 가장 일반적인 공정은 증류를 통한 액상 혼합물의 분리 공정이라 할 수 있다. 이 공정은 필요로 하는 순도에 따라 각기 다른 방법이 채택될 수 있음에도 불구하고, 생산비의 50~80%가 혼합물의 분리 공정에 소요 되는 경우를 종종 볼 수 있다. 따라서 액상 혼합물의 분리 공정에서 적절한 분리 조건의 부여는 많은 양의 에너지와 자본을 첨감할 수 있는데, 이것은 광범위한 온도와 압력 하에서 수행한 상평형의 정보에 의해서만 해결될 수 있다. 이런 의미로써 물질의 상평형 문제는 일찍부터 그 중요성이 인식되었으며, 화학공업에서 분리 공정의 대부분을 이루고 있는 증류 공정의 효과적인 공정 설계에는 혼합물의 정확한 기-액 평형 데이터를 필요로 한다.
기액 평형의 측정 방법에는 측정 시료의 정체성 여부에 따라 동적 방법(dynamic method)과 정적 방법(static method)으로 나눌 수 있다. 동적 방법은 혼합시료의 액상과 기상이 평형에 이르는 동안 계속 장치 내에서 순환되는 방법이며, recireularing sill이 주로 많이 사용된다. 한편 정적 방법은 원칙적으로 동적 방법보다 간편하고 정확한 방법으로, 일정 온도나 압력 하의 폐쇄된 공간 안에 공존하는 기상과 액상을 평형에 도달케 한 후, 이들 기-액 상의 조성을 분석하는 방법이다.

1.2. 실험 목적
대기압 조건에서 물-propanol을 혼합용액에 대하여 끓는 온도와 액상의 propanol 몰분율의 관계, 액상의 propanol의 몰분율과 기상의 propanol을 몰분율과의 관계를 도시하는 방법을 익힘으로써 2성분계 기-액 평형의 원리를 이해한다.

2. 이론

2.1. 상률
2.1.1. 상
물질의 상(phase)은 공간상에 어떤 물질들이 모여서 거시적 관점에서 균일한 물리적 성질
2.1.2. 상률
상률은 화학 평형에 있는 다성분 계에서 독립적으로 변화시킬 수 있는 온도, 압력, 조성 등을 나타내는 변수의 수인 자유도, 성분의 수, 상의 수 사이의 관계를 나타내는 규칙이다. 닫힌계에서는 다음과 같은 상률이 성립한다,

[1]

2.2. 상평형
2.2.1. 정의
2가지 이상의 상태가 공존할 때 서로 상태가 변하는 속도가 같아서 겉보기에 상태 변화가 일어나지 않는 것처럼 보이는 동적 평형 상태

참고자료

· 화학공학실험, 박균영 외 13인, 공주대학교 출판사, 2018년 8월 1일
· 에누리, Abbe 굴절계, https://www.enuri.com/detail.jsp?modelno=102246069
· tistory 영원파란, 물의 밀도 도표, 2016.3.10., https://ywpop.tistory.com/4869
· pubchem, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/1-Propanol
· BASF, https://www.basf.com
· 안전보건공단, https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/kcic/msdsdetail.do
· 증류, 화학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5663102&cid=62802&categoryId=62802
· 상, 화학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537087&cid=60217&categoryId=60217
· 상 규칙, 화학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=6173678&cid=62802&categoryId=62802
· 증류, 화학공학연구정보센터, https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/e200302/e200302-701.pdf
· 네이버 블로그, 포선생, 라울의 법칙, https://url.kr/, 2022.10.27.
· 네이버 블로그, 공대생, 라울의 법칙과 비점도표, 기액평형 도표
· https://m.blog.naver.com/duhemi/221611995920, 2019.8.10.
· 네이버 블로그, applepop, 라울의 법칙,
· https://blog.naver.com/applepop/222232640850, 2021.2.5.
· 세이프넷, 포화 증기압, https://url.kr/z8m7bh, 2020.7.20.
· Tistory, 물의 증기압, https://ywpop.tistory.com/5014, 2016.4.7.
· 위키백과, 라울의 법칙, https://zrr.kr/PUQe
· 나눔 과학 자료실, 증기압 내림, https://zrr.kr/Zc37
· 라울 법칙, 화학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5662916&cid=62802&categoryId=62802
· 이성분계, 화학용어사전, 2011. 1. 15https://naver.me/5oXDuXsB
· Phase Diagram for 1-Propanol-Water System at 1atm, http://www.separationprocesses.com/Distillation/DT_Data/PD_053.htm
· Equilibrium Curve for 1-Propanol-Water System at 1atm, http://www.separationprocesses.com/Distillation/DT_Data/EC_053.htm
· 용액의 총괄성-증기압 내림, chem_is_try, 2009.10.15., https://zrr.kr/cm3u
· 기액평형, 화학용어사전, 2011.01.15., https://terms.naver.com/entry.naver?docId=604258&cid=42420&categoryId=42420
· HUNGARIAN JOURNAL OF INDUSTRY AND CHEMISTRY, “VAPOUR PRESSURE OF ETHANOL AND 1-PROPANOL BINARY MIXTURES”, 2016.11.01., 33-38p
· Tistory, 곰뚱, Abbe 굴절계의 사용법, https://chemup.tistory.com/1068, 2020.5.15.
· Maxwell Scientific Organization, “Study on the Change of Refractive Index on Mixing, Excess Molar Volume and Viscosity Deviation for Aqueous Solution of Methanol, Ethanol, Ethylene Glycol, 1-Propanol and 1, 2, 3-Propantriol at T = 292.15 K and Atmospheric Pressure”, 2012
· ScienceDirect, “Volumetric properties of the boldine + alcohol mixtures at atmospheric pressure from 283.15 to 333.15 K: A new method for the determination of the density of pure boldine”, 33-38p, 2007
· OZMO, “Interaction Of 1-propanol And Water”, Moses Donell, https://www.ozmo.io/interaction-of-1-propanol-and-water/ ,202213.30
· Duke Express, “Volatility of a Liquid”, https://sites.duke.edu/apep/module-4-alcohol-and-the-breathalyzer-test/biology-and-chemistry-connections/volatility-of-a-liquid/, 2023.11.27.
· METTLER TOLEDO, https://www.mt.com/kr/ko/home/applications/Application_Browse_Laboratory_Analytics/Refractive_index/definition_and_measurement.html#GuidingPrinciple, 2023.11.27.
· ScienceDirect, Journal of Molecular Liquids, “Temperature-dependent structure of 1-propanol/water mixtures: X-ray diffraction experiments and computer simulations at low and high alcohol contents”, Volume 340, 2021.10.15
· LibreTexts, “Physical Properties of Alcohols; Hydrogen Bonding”, https://zrr.kr/YufX, 2023.11.27.
· CHEMICAL AND ENGINEERING DATA SERIES, 1958p, 1957년 7월 17일