[화학공학실험I](물-프로판올)2성분계의 기-액평형

소개

본 실험에서는 물-프로판올 혼합용액에 대해서 끓는 온도와 프로판올 몰분율관계, 액상/기상굴절률과 프로판올 몰분율관계 그래프를 도시해봄으로써 2성분계의 기-액 평형의 원리를 이해하고자 하였다. 물과 프로판올의 혼합비율(몰분율)이 다른 6개의 혼합용액을 준비하여 액상의 굴절률을 측정하고 실험장치에서 가열하여 끓는점과 기상의 굴절률을 측정하였다. 실험결과 프로판올의 끓는점은 물:프로판올 혼합비율이 10:40(몰분율 0.491)일 때 최소값 86℃이 나왔다. 또한 프로판올의 몰분율이 증가할수록 끓는점이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 이 실험을 통해 기상에서의 굴절률이 액상에서의 굴절률보다 높다는 것을 알 수 있었다.

목차

요약
1.실험목적
2.이론
3.실험장치 및 방법
4.실험결과 및 고찰
5.참고문헌

본문내용

기-액 평형(VLE, Vapor-Liquid Equilibrium)
두 가지 종류 이상의 성분으로 섞인 액체를 일정한 온도와 압력 하에서 충분히
오래방치하면, 액체와 그 액체의 증기가 평형상태를 이루는 상평형상태를 가리킨다.
2성분 이상의 성분으로 이루어지는 액체를 일정한 온도·압력 하에서 충분한 시간 방치해 두면, 액체와 그 액체의 증기 사이에 평형상태가 성립된다. 이때 증기에는 액체보다 끓는점 이 낮은 성분이 많이 존재한다.
기-액 평형은 흡수조작에 의한 설계를 계산할 때 쓰이는 기본데이터이며, 이론적인 법칙으로는 라울의 법칙과 헨리의 법칙이 있다. 기-액 평형에 대해 액-액 평형(液液平衡)이 있는데, 이것은 추출조작 설계의 계산에 쓰인다.


Figure 1. 물-메탄올의 기-액 평형 상평형도


2.2. 라울의 법칙(Raoult`s Law)
기-액 평형 계산을 위해 Raoult의 법칙으로 축소시키는데 필요한 두 가지 가정
-기상은 이상기체이다.(저압, 중압에 대해서만 적용)
-액상은 이상용액이다.(계를 이루는 성분들이 화학적으로 유사할 경우에만 유효)
이상용액 ⇒ 분자종의 크기가 비슷하거나, 동일한 화학적 성질을 갖는것 (o,m,p-xylene, 벤젠/톨루엔, 헥산/헵탄 등)


(1)
: system 온도에서 순수성분 의 증기압.


※ Raoult의 법칙은 증기압을 알고 있을 때 사용가능하며, 따라서 subcritical(아임계) 영역에서, 즉 임계온도 이하에서 적용 가능하다.

참고자료

· 없음