[A+ 만점 레포트] 재결정과 거르기 (일반화학실험)

소개

2024년 1학기에 일반화학실험(1)으로 진행했던 실험입니다.
10점 만점 중 10점 받은 레포트입니다. 교재의 해당 실험은 원리 설명에 미흡한 부분이 있어 직접 보충하여 설명해두었습니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
1) 결정성 고체
2) 용해도 차이를 이용한 재결정
3) 재결정에 사용하기 좋은 용매 조건
4) 재결정 방법의 종류

3. 시약 및 기구
1) Reagent
2) Instrument & Apparatus

4. 실험 방법

5. 결과

6. 고찰
1) 자유 고찰
2) 추가 고찰
(1) 결정 생성 시 플라스크를 건드리지 말아야 하는 이유
(2) 실험 시 사용한 용액은 포화 용액인가 불포화 용액인가?
(3) Filter paper를 여러번 접는 이유
(4) Filtration할 때 소량의 차가운 증류수를 사용하는 이유

7. 참고문헌

본문내용

(2) 용해도 차이를 이용한 재결정
고체 물질의 내부에는 대부분 미량의 불순물이 섞여있는데, 고체를 완전히 녹였다가 다시 온도를 천천히 내림으로써 이를 제거할 수 있다. 재결정이 진행되는 동안 용질은 용질끼리, 불순물은 불순물끼리, 성질이 비슷한 것들끼리 모이려는 성질을 지니고 있다. 따라서 과량으로 들어간 용질이 먼저 결정을 이루게 된다. 포화 용액이란 주어진 온도에서 어떤 물질(고체)이 더이상 녹지 않을 때까지 녹인 용액이며, 용해도는 용매 100 g에 녹을 수 있는 용질의 양을 뜻한다. 대부분의 용해 과정은 흡열반응이기 때문에 온도가 높아질수록 용해도가　커진다. 따라서 불순물이 포함된 고체 물질을 뜨거운 용매에 녹여 포화시킨 후 온도를 낮추면 용해도가 줄어들기 때문에 용해도 이상으로 녹아있던 용질은 침전물이 되어 떨어진다. 이때 침전물은 불순물을 포함하지 않은 순수한 물질로 침전되기 때문에 가장 안정된 형태의 구조로 결정화한다.

(3) 재결정에 사용하기 좋은 용매 조건
온도에 따른 용해도 차이가 클수록 정제 가능한 용질의 양이 늘기 때문에 재결정에 좋은 조건이 된다.

(4) 재결정 방법의 종류
재결정 방법에는 한 가지 용매 사용 방법과 두 가지 용매 사용 방법 등이 있다.
한 가지 용매 사용 방법은 상온에서 재결정하고자 하는 물질의 용해도가 매우 낮고, 고온에서는 용해도가 매우 높은 용매일 때 유리하며, 적당한 용매의 양 조절을 필요로 한다. 용매에 시료(용질)을 녹지 않을 만큼 넣어주고 water bath를 설치하여 고체 시료가 녹을 때까지 가열한다. 이때 고체 시료가 완전히 녹지 않을 경우 모두 녹을 때까지 약간의 용매를 더 넣어준다. 녹은 온도에서 포화된 용액을 천천히 식혀주면 정제하고자 하는 고체 시료는 재결정화를 통해 정제되고, 불순물은 함께 침전되지 않은 채로 용매 내에 존재한다. 침전된 시료와 용액을 거르면 정제된 고체 시료를 얻을 수 있다.

참고자료

· 이홍인. (2019). 일반화학실험 (제1판 5쇄) 발행지: 자유아카데미
· Raymond Chang. (2022). 레이먼드 창의 일반화학 (제12판 수정판) 발행지: 사이플러스
· 덕산 종합 과학 MSDS. 벤조산 용해도. 2024.04.06. https://www.dslab.co.kr/data/MSDS/cc.pdf