[일반화학]재결정과 거르기

1. 재결정의 원리

재결정은 고체 시료 내에 포함된 불순물을 제거하고 순수한 물질을 획득하기 위한 핵심적인 정제 방법이다. 이 과정은 일반적으로 용해와 결정화의 원리를 바탕으로 한다. 먼저, 일정 온도에서 용질을 용매에 녹인 후 과포화 상태를 만들고 서서히 냉각하거나 증발시키면 용해도 차이로 인해 순수한 결정이 형성되고 불순물은 용액에 남게 된다. 재결정은 일반적으로 두 단계로 이루어진다. 첫 단계는 적절한 용매 선택이다. 선택 기준은 용질이 높은 온도에서는 잘 용해되나 낮은 온도에서는 거의 용해되지 않는 용매가 이상적이다. 두 번째 단계는 서서히 냉각하거나 용매를 증발시켜 결정의 형성을 촉진하는 것이다. 재결정의 효과는 용해도 차이와 냉각속도에 크게 좌우되는데, 냉각이 너무 빠르면 미세한 결정이 형성되어 순수도가 떨어지고, 너무 느리면 결정 성장에 과도한 시간이 소요된다. 예를 들어, 황산구리(II) 수용액을 재결정할 때는, 20℃에서 용해된 황산구리폐액을 서서히 냉각시켜 결정이 크고 단단하게 성장하게 된다. 통계적으로, 적절한 재결정을 통해 불순물 함량은 5% 이상 제거 가능하며, 이는 산업계에서 순수도 99% 이상의 제…