[서강대 유기화학실험 A+ 레포트] Exp1.Distillation

소개

"[서강대 유기화학실험 A+ 레포트] Exp1. Distillation"에 대한 내용입니다.

목차

Ⅰ. Title
Ⅱ. Purpose
Ⅲ. Theory
Ⅳ. Reagents and Appratus
Ⅴ. Procedure
Ⅵ. Data & Results
Ⅷ. Conclusion
Ⅸ. Reference

본문내용

Ⅰ. Title
Fractional Distillation

Ⅱ. Purpose
액체의 끓는점 차를 활용한 분리법인 “Distillation” 에 대해 이해하고, 실험 도구들에 대하여 숙달해본다.

Ⅲ. Theory
(1) Boiling point
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 곡선에서 외부 압력에 따른 끓는점을 파악할 수 있는데, 대기압인 1atm에서의 끓는점을 ‘기준 끓는점’ 또는 ‘정상 끓는점’이라 한다. 예를 들어 물은 1atm, 100oC 에서 끓게 된다. 여기서, 끓는 동안에는 그 온도가 변하지 않는다. 이는 가하는 열 에너지가 온도를 올리는 것이 아닌 분자 간 인력을 끊어주기 위해 사용되기 때문이다.
비휘발성 용질이 액체에 녹아 있다면 끓는점이 상승하게 되는데 이것은 비휘발성 용질이 액체 자체의 증기압을 감소시키기 때문이다. 액체 자체의 증기압이 낮아지면, 외부 압력과 같아지기 위해서는 더 높은 온도가 되어야 하기 때문에 끓는점이 상승할 수 밖에 없다. 순물질은 끓는점을 일정하게 가지고, 혼합물은 끓는점의 변화가 존재한다. 그러나 distillation을 하는 동안에 끓는점이 일정하다고 하여, 그 물질이 순물질이라고 보장할 수는 없다. Distillation이란 순물질들의 끓는점이 서로 다르다는 점을 활용하여 혼합물을 분리해내는 방법이다. Distillation은 낮은 압력에서도 가능한데, 이때 끓는점을 내려주는 aspirator 또는 oil pump를 사용한다.
(2) Partial vapor pressure
Partial vapor pressure은 두 가지 이상의 기체가 혼합되어 있을 때 각각의 기체가 나타내는 압력이다. 돌턴의 부분압력 법칙에 의해 전체 압력은 기체 각각의 부분 압력의 합과 같다고 할 수 있다. 혼합 기체의 전체 압력을 P, 전체 기체를 이루는 각각의 기체들을 A, B, C라 칭하면 아래와 같은 식을 얻을 수 있다.
P = PA + PB + Pc
또한 기체 각각의 부분 압력은 전체 압력에 성분 기체의 몰분율을 곱해준 값으로 아래와 같이 표현할 수 있다.

참고자료

· 진명종, 유기화학, 자유아카데미, 2004, p.106
· K. L Williamson, Macroscale and Microscale Organic Experiments, 6th Ed. Houghton Mifflin, 2011. p. 100~114
· David W. Oxtoby, Principles of Modern Chemistry, 8th edition, Cengage Learning, 2016,
· p. 458~470