[화학실험]Steam Distillation(수증기 증류 실험)

소개

정성들여 작성한 레포트입니다. 많은 도움이 됐으면 합니다.

목차

1.요약
2.이론
3.실험결과
4.토론
5.참고자료

본문내용

수증기는 담체와 수증기가 최대한으로 접촉할 수 있도록 구멍이 뚫린 파이프로 공급되고, 공정은 두가지 조건으로 조작된다.
첫째 조건은 증류기에 채워진 담채에 에너지를 공급하는 방법으로서 담채의 일부는 응축되고 증류기의 온도는 공급된 열에 의해 상승하며, 조작 수준에 도달하게 된다. 공급된 열에 의해 물질이 증발되고 그리고 손실된 열은 다시 보충되는 과정을 되풀이 하게 된다.
응축된 담체인 액체층은 증류기에 다시 모아진다.
두 번째 조건은 유입 담체를 상당량 예열하거나 또는 담체를 열코일로 가열하는 방법이다. 생성물이 유출될 때 모든 수증기는 용액을 통하여 불어넣어지게 된다. 이들 증류방법에서 담체와 증류물질의 분압의 합이 전압에 도달하게 될 때는 분압의 분자비에 대해 담체와 증류물질이 모두 실질적으로는 빠져나가게 되고 비휘발성 불순물질은 증류기에 되돌아가게 된다.
이때의 담체와 증류물질의 질량비는 다음 식으로 표시된다.


여기에서
mA = 수증기 속의 담체의 질량유량
mB = 수증기 속의 증류물질의 질량유량
pA = 담체의 분압
pB = 증류물질의 분압
MA = 담체의 분자량
MB = 증류물질의 분자량
nA = 수증기 속의 담체의 몰수
nB = 수증기 속의 증류물질의 몰수
p = 전압

증류물질의 증발에 미치는 비휘발성 물질의 효과를 무시할 수 있다고 가정하자. 그리고 용액층이 두 개의 층으로 분리되어 존재한다면 상은 세 개( 증기 하나, 용액 둘)가 되고 성분은 2개(증류물질과 담체)가 되므로 계의 자유도는, F=C-P+2=2-3+2=1, 1이 된다. 그리고 온도 또는 압력-두 가지 모두 혹은 각각-은 독단적으로 고정시킬 수 있다. 만약 압력이 대기업이면 온도를 조절함으로써 두 성분의 분압의 합을 1atm의 전압과 동일하게 할 수 있다. 이 온도는 이들 순수성분의 비점보다 낮은 온도이다.
수증기 자체가 유입 담체라면 압력은 대기압이 되고 온도는 항상 100℃보다 낮게 되며 분해온도에는 도달하지 않는다.
만약 두 번째 액체층이 형성되지 않는다면 성분은 2개이고 상의 수도 2개이므로 자유도는 2가 된다.
압력과 온도는 조작이 확실해지기 전에 모두 독립적으로 고정되게 된다.
증류기를 떠나는 담체증기의 온도는 이 증기의 응축온도에 거의 일치하게 되므로 이 증기는 과열해야 한다.
실질적으로 압력은 대기압이 되거나 대기압보다 낮은 압력이 되도록 응축기로 작용시키거나 진공펌프를 작동시켜야 한다. 온도조절기나 조절에 의해서 온도를 고정시킨다면 수증기관 내의 수증기 압력은 추가되는 열을 공극해서 사용할 수 있다. 돌튼의 법칙이 적용된다고 가정하면 증류물질의 평형분압은 순수 물질의 증기압이 되며, 담체 용액의 분압은 담체의증기압이 된다. 이들

참고자료

· 1. Distillation, p. 184, p.497-500
· 2. 이화영역외, 단위조작, p.96-99
· 3. David. M. Himmelblau, Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering
· 4. Atkins, Physical Chemistry, chapter 8