간단한 증류

액체가 가열되면 기체 상태의 증가된 무질서가 액체 상태의 분자간 상호 작용보다 클 때까지 에너지를 얻습니다. 충분한 분자가 기체 상태에 있으면 거품 형태로 액체를 빠져나갑니다. 끓는점이라고하는이 효과는 물질의 총 증기압이 대기압과 같을 때 발생합니다.

증기압은 응축된 위상과 평형 상태에 있는 증기의 압력이며 온도에 따라 변합니다. 액체의 혼합물에서 각 구성 요소에는 자체 증기압이 있으며, 이를 분압이라고 합니다. 혼합물의 총 증기압은 분압의 합과 같습니다. 액체가 혼화성이 있는 경우, 즉 항상 균일한 용액을 형성하는 경우 각 구성 요소의 분압은 해당 온도에서 순수한 화합물의 증기압에 액체의 몰 분율을 곱한 값입니다.

액체 혼합물에서 증기의 첫 번째 기포가 형성되기 시작하는 온도를 기포 점이라고 합니다. 순수한 액체의 경우 기포점과 증기가 응축되기 시작하는 온도 또는 이슬점은 모두 끓는점과 같습니다. 그러나 두 가지 혼합성 액체의 혼합물의 경우 기포점과 이슬점은 모두 구성 요소의 끓는점 사이에 있습니다.

혼합물이 처음 끓을 때 증기는 끓는점이 낮은 화합물 또는 휘발성이 더 높은 화합물로 풍부합니다. 이것은 액체 혼합물에서 끓는점이 더 높거나 휘발성이 적은 화합물의 비율을 증가시킵니다.

증류는 이러한 현상을 이용하는 분리 기술입니다. 간단한 증류에서는 균질한 액체 혼합물을 끓입니다. 그런 다음 상승하는 증기는 수냉식 응축기의 내부 챔버로 들어갑니다. 증기는 증류액이라고 하는 액체로 응축된 다음 별도의 용기에 수집됩니다.

끓는 것이 계속됨에 따라 더 휘발성 성분이 제거됨에 따라 액체와 증기의 조성이 변합니다. 따라서 증류 액을 작은 분획으로 수집하면 각 분획에 다른 몰 비율의 화합물이 포함되어 있음을 알 수 있습니다.

액체 혼합물에서 휘발성이 적은 성분의 비율이 증가함에 따라 기포점과 이슬점도 증가합니다. 혼합물의 거품 및 이슬점과 성분의 몰 분율을 비교하면 끓는점 다이어그램이 만들어집니다. 이 다이어그램이 있으면 이슬점 곡선을 사용하여 주어진 온도에서 증기의 구성을 결정할 수 있습니다.

이 실험실에서는 시클로헥산과 톨루엔 혼합물의 간단한 증류를 설정 및 수행하고 실험 전반에 걸쳐 증기의 온도를 기록합니다. 그런 다음 시클로헥산과 톨루엔에 대해 발표된 끓는점 다이어그램을 사용하여 증기의 조성을 결정하고 증류 전반에 걸쳐 액체 혼합물의 조성을 추정할 수 있습니다.