어는점 도표 이성분 유기혼합물계

소개

"[물리화학실험] 어는점 도표 이성분 유기혼합물계"에 대한 내용입니다.

목차

1. Title

2. Purpose

3. Theory
1) 상(phase)과 상 전이(phase transition)
2) 열법 분석
3) 상평형 그림(phase diagram)
4) 상 법칙(phase rule)
5) Gibbs-Helmholtz equation
6) 지레 규칙(Lever rule)
7) 공융점(eutectic point)

4. Chemicals & Apparatus
1) Chemicals
2) Apparatus

5. Procedure

6. Data & Results

7. Discussion

8. References

본문내용

1. Title
Exp.4 어는점 도표: 이성분 유기혼합물계

2. Purpose
Naphthalene과 p-dichlorobenzene으로 구성된 혼합물의 온도-조성 도표를 결정하고, 이에 적용되는 상 규칙(phase rule)에 대해 살펴본다. 또한, 실험적으로 얻은 상도표를 이용해 공융점을 찾고 Gibbs Helmholtz equation을 통해 융해 엔탈피를 계산하여 이론값과 비교한다.
(구해야 하는 물리량: 순수한 naphthalene, p-dichlorobenzene의 냉각 곡선, 혼합물의 공융점, 조성별 혼합물이 녹는 온도, 융해 엔탈피)

3. Theory
1) 상(phase)과 상 전이(phase transition)
상(phase)은 물질의 화학적 조성과 물리적 상태가 전체적으로 균일한 형태를 일컫는다. 같은 상에 있 는 물질은 밀도, 비열, 굴절률 등이 동일하다. 물질이 단일상으로 존재하는 경우, 양에 관계없이 물질은 항상 같은 조성으로 이루어져야 한다. 예를 들어, 많은 양의 단일상 물질에 A라는 작은 알갱이 하나가 섞여 있을 경우, 거시적인 관점에서는 단 하나의 상으로 존재하는 것으로 보인다. 하지만, 섞인 알맹이 를 포함한 부분을 취하면 동일한 조성으로 이루어지지 않았다는 것을 쉽게 확인할 수 있다.
하나의 계에 있는 물질은 모든 조건에서 하나의 상에 존재하지 않는다. 물질이 온도, 압력 등의 외부 조건이 바뀌면 다른 상으로 바뀌기도 하는데, 이를 상 전이(phase transition)라고 한다. 특정한 압력에 서 온도를 변화시켰을 때, 어느 단계에서 온도가 일정하게 유지되다가 상이 변하는 것을 관찰할 수 있 다. 이때의 온도를 전이 온도라고 한다. 전이 온도에서 물질은 여러 가지의 상이 동시에 존재한다. 이 때 상은 평형 상태에 있고, chemical potential 역시 동일하다. 전이 온도에서 평형을 이루고 있는 계의 Gibbs 에너지는 최소가 된다.

참고자료

· PubChem, “naphthalene”, “p-dichlorobenzene”, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ , (2024.03.23)
· Peter Atkins 및 안운선 옮김, 물리화학, 교보문고, 제11판, 2020, pp. 104~105, 114~118, 160~161, 168~169
· 대한화학회, 물리화학실험, 청문각, 2판, 2000, pp.53~56