화학실험 보고서 - 알코올의 증류 실험보고서(예비, 결과리포트)

실험. 알코올의 증류
[실험 목적]
불순물을 포함한 알코올을 증류하여 순수하게 분리한다.
[이론 및 원리]
순수한 액체를 충분한 열로 가열하면 액체의 온도와 함께 증기압도 증가한다. 증기압이 대기압과 같아지면 액체의 내부에서 기포가 발생하면서 끓는 현상이 나타나고, 액체가 모두 기화할 때까지 액체의 온도는 일정하게 유지된다. 액체의 끓는점은 압력에 따라 달라지며, 대기압이 1기압일 때의 끓는점을 정상 끓는점이라고 한다.
그러나 끓는점이 서로 다른 두 가지 액체를 혼합한 용액을 가열하면 대부분의 경우 끓는 현상이 나타나더라도 용액의 온도는 계속 증가한다. 따라서 가열하면서 액체의 온도의 변화를 관찰하면 혼합물과 순물질을 쉽게 구별할 수 있다. 한편 혼합물을 가열할 때는 끓는점이 낮은 성분이 더 쉽게 기화하기 때문에 용액과 평형을 이루고 있는 기체에는 휘발성이 큰 성분이 액체에서보다 더 많이 들어있게 된다. 그림1 은 끓는점이 TbA와 TbB(] TbA)인 두 가지 액체를 혼합하였을 때 이상적인 혼합물의 조성과 끓는점 사이의 관계를 나타낸 것이다. 위쪽의 곡선은 기체 혼합물의 몰분율과 끓는점 사이의 관계를 나타내고, 아래쪽의 곡선은 액체 혼합물으 몰분율과 끓는점 사이의 관계를 나타낸다. 끓는점이 높은 B 성분을 더 많이 포함하고 있는 용액을 끓여서 기화시키면 끓는점에서 기체의 조성은 수평선 M이 위쪽 곡선과 만나는 점에 해당하는 XG가 되어 끓는점이 낮은 A 성분이 액체에서보다 더 ?많아지게 된다. 그래서 용액으로부터 기화한 기체를 모아서 다시 액화시키면 처음의 액체보다 휘발성이 큰 성분이 더 많이 들어 있는 혼합물이 얻어진다. 이러한 과정을 반복하면 휘발성이 큰 화합물을 순수하게 분리할 수 있다. 이러한 분리 방법을 증류(distillation)라고 하며, 액체 혼합물을 정제한는 중요한 실험 방법으로 사용되고 있다.

그림 1. 기체와 액체 혼합물의 끓는점과 조성의 관계

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그림 2. 단순증류장치

① 250mL 가지 달린 삼각플라스크에 10mL의 순도가 낮은 에탄올을 넣는다.

②그림과 같이 단순 증류 장치를 설치한다.