기액평형 예비보고서

1. 실험 제목 : 기액 평형(Vapor-liquid equilibrium)

2. 실험 목적
물질전달 과정의 하나인 증류의 개념을 이용하여, 일정압력 하에서 두 물질 이상이 섞여있는 혼합용액을 일정한 온도로 증발시켜 혼합증기왿� 평형관계가 기-액 평형 장치 내에 이루어지는 것을 실측함으로써 평형증류에 대한 기초 지식과 장치의 조작방법을 이해하고, 기-액 평형관계를 관찰하여 실습을 통한 이론과 실제를 비교해 본다.

3. 실험 이론
(1) 평형성질
① 상평형(Phase equilibrium)
상이란 화학적 조성과 물리적 성질이 전체적으로 균일하여 계의 다른 균일 부분과의 경계면에 의해 분리되는 계의 일부분을 말한다. 상평형(phase equilibrium)은 이러한 몇 개의 상들이 열역학적으로 평형상태를 이루고 있는 것을 말한다. 예를 들어 두 개의 상(고체나 액체, 액체나 기체 등)이 평형 상태라는 것은 이 상들이 같은 온도왿� 압력을 가지며 두 개의 상에 있는 각 화학종의 화학퍼텐셜이 각각의 상에서 똑같다는 의미이다
평형상태에서 두 상 사이의 물질전달은 중지된다. 이는 온도나 압력 변화가 없을 때 열이 이동하지 않는 경우왿� 같다. 따라서 분리를 하기 위해서는 물질의 평형상태를 피하여야 한다.

② 자유도
평형 성질에서 반드시 언급해야 하는 것이 또 있는데 바로 자유도이다. 평형에 영향을 주는 인자는 온도, 압력, 농도 등이며 이 성질을 변화시켜 평형을 파괴할 수 있다. 성분의 수를 C라 하고 상의 수를 P라 하면 자유도(F)는 다음과 같이 표시된다.


③ 기액평형(Vapor-liquid equilibrium)
기액평형은 액상(liquid phase)과 기상(gas phase)이 공존하는 상태를 말한다. 기액평형의 조성에 사용되는 이론적인 법칙은 Raoult의 법칙과 Henry의 법칙이 있다. 조성이 2개이고 상은 1개 이므로 상률은 2+2-1=3 으로 결정된다. 기액평형의 상태는 상률에 따라 P, T, 몰분율로 공간에 나타낼 수 있다.