화학실험 보고서 – 재결정 거르기 실험보고서(예비, 결과리포트) Report

화학실험 보고서 – 재결정 거르기 실험보고서(예비, 결과리포트)

Title
재결정과 거르기

1. Purpose
산,염기의 성질을 이용해서 용해도가 비슷한 두 물질을 분리 정제한다.
2. Theory
자연에서 분리되거나 실험으로 합성된 물질에는 대부분의 경우에 원하지 않는 불순물이 함께 포함되어 있다. 이런 혼합물에서 원하는 물징을 순수한 상태로 분리시키는 것은 화학실험에서 아주 중요한 과정이다. 재결정은 온도에 따라 용해도가 다른 점을 이용하는 방법이다. 재결정 방법으로 불순물을 제거하려고 하는 경우에는 불순물의 용해도는 크고 원하는 물질의 용해도는 비교적 작은 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 그러나 지나치게 적은 용매를 사용하거나 너무 낮은 온도로 냉각시키게 되면 불순물도 함께 침전으로 떨어지게 되어서 순수한 물질을 분리하지 못하게 될 수도 있다.

◎ 몰(mol)의 정의 : ? 질량수 12인 탄소원자 12g속의 탄소 원자수
? 1몰 : 개 입자(원자, 분자, 이온)의 집단
? 입자수 〓 몰수×
? 몰수 〓 분자수 〓 계수비
◎ 몰농도(M) : ? 용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 몰 수 (단위 mol/L〓M)
? 온도에 따라 용액의 부피가 변하므로 그 값이 달라진다.

1) 용해도
주어진 온도에서 주어진 양의 용매에 녹아들어가 안정한 용액이 만들어질 수 있는 최대의 용질의 양이다. 그리고, 녹아들어 갈 수 있는 최대량의 용질이 녹아 평형에 이르면 용액은 포화되었다고 한다. 녹아 있는 용질의 농도로 그 용질의 용해도가 정해지게 된다. 용질의 농도가 포화량에 미치지 못할 때는 용액을 불포화라고 한다. 한편, 어떤 경우에는 포화량보다 더 많은 양의 용질이 잠정적으로 용액에 녹아있는 경우도 있는데, 이들을 과포화되었다고 한다.
불포화 용액에 용질을 가하면 녹아들어간다. 그리고, 포화용액에 용질을 가하면 더 이상 녹아들어가지 않으며 용질의 농도는 시간에 따라 달라지지 않는다. 한편, 과포화 용액에 용질을 소량 가하면 녹아있던 용질이 침전으로 떨어지므로 더 많은 결정이 생긴다.
용해도에 영향을 미치는 요인에는 압력과 온도가 있다. 우선, 온도에 대해서만 알아보자.
용해도에 대한 온도의 영향을 이해하기 위하여 “르샤틀리에의 원리”를 도입한다. 이는 평형의 위치를 결정하는 요인에 어떤 변화가 일어나면 계는 그 효과를 감소시키거나 상쇄시키려 한다는 것이다.

열+고체+액체용매 ←- 포화용액

고체가 액체에 녹는 경우, 용해과정은 NaCl 의 경우와 같이 흡열과정일 수도 있다.
이 경우, 평형에 도달하게 되면 주어진 시간에 녹는 분자수만큼 또한 분자들이 용액으로부터 유리된다. 열을 가하여 변화를 주게 되면, 반응은 열을 이용하는 쪽으로 영향을 받아 르샤틀리에의 원리대로 온도가 높아질수록 염의 용해도는 증가하게 될 것이다.
대개의 이온성 화합물들이 아래 그림에서 보는 것처럼 온도가 높아지면 용해도가 커진다.

그림 용해도 곡선

그러나, 용해엔탈피가 음인 발열과정을 보이는 염들도 있으며, 이들은 온도가 높아질수록 덜 녹게 된다. 아래의 그림에서 의 용해도곡선은 이러한 현상을 나타내는 한 예이다.

2) 재결정
온도에 따라 용해도가 다른 점을 이용하는 방법이다.
재결정 방법으로 불순물을 제거 할 때에는
① 불순물의 용해도는 크고 원하는 물질의 용해도는 비교적 작은 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 또한 온도가 높을 때와 낮을 때의 용해도 차이가 회수할 수 있는 물질의 양을 결정하기 때문에 온도에 따른 용해도의 차이가 큰 용매일수록 더 바람직하다.
② 온도가 높은 상태에서 포화용액에 가깝게 되도록 적은 양의 용매를 사용하고, 충분히 낮은 온도까지 냉각시켜 재결정을 시키면 회수율을 높일 수 있다. 그러나 지나치게 적은 양을 사용하거나 너무 낮은 온도로 냉각시켜 순수한 물질을 분리하지 못하는 것에 주의한다.
③ 용액의 식히는 속도록 낮추어서 크기가 충분히 큰 결정이 서서히 만들어지도록 한다.

3) 녹는점을 이용한 시료의 순도측정
고체물질은 정해진 온도에서 녹아 액체가 된다. 순수한 고체의 경우에

자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11033810&sid=leesk55&key=

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