[화학공학실험 A+] 증기압 측정 실험 예비보고서

실험목졵
여러 가지 물질의 증기압 및 온도에 따른 증기압 변화를 쉽게 측정할 수 있도록 하고, 그에 따른 증기압 곡선을 그려봄으로써 증기압 변화 관계를 이해한다.

<중 략>

이론적 배경
1. 증기압
일정한 온도에서 밀폐된 용기에 들어 있는 액체왿� 그 증기가 동적 평형 상태에 있을 때, 증기가 나타내는 압력을 증기압(포화 증기압)이라고 한다.

2. 증기압 상관관계
증기 압력은 물질의 종류왿� 온도에 따라 다르다.
같은 온도에서 물질을 이루는 분자 사이의 인력이 약하면 잘 휘발되므로 증기 압력이 크다. 이 인력은 쌍극자-쌍극자 힘, 분산력, 수소결합 등에 의해 결정되는 요인이다. 다른 요인들은 비슷할 때 분자 질량이 큰 물질은 상대적으로 낮은 증기압을 가지는데, 이는 주로 큰 분산력 때문이다. 물질이 전자를 많이 가질수록 분극성이 커져서 분산력도 커지게 된다. 예외적으로, 물 분자의 경우 분자량은 작지만 작용하는 강한 수소 결합력 때문에 비슷한 분자량을 가진 물질보다 증기압이 작다.

또한 같은 물질에서는 온도가 높아지면 액체 내의 인력을 극복하기 위해 필요한 에너지(최소 이탈 운동에너지)를 가진 분자들의 비율이 더 많아지게 된다. 따라서 온도가 높을수록 증발이 더 잘 일어나 액체의 증기압이 증가하는 유형의 그래프를 보인다.

일정한 온도에서 증기압은 액체의 양, 액체의 표면적, 용기의 부피왿� 상관없이 일정하다. 같은 온도에서 위에서 언급한 것처럼 액체의 종류에 따라서 증기압이 다르다. 따라서, 증기압은 물질의 고유한 특성이 된다.

3. 동적 평형 상태
기체의 응축 속도가 점점 증가하다가 어느 순간 액체의 증발속도왿� 기체의 응축 속도가 같아지면, 정방향의 속도왿� 역방향의 속도가 같아지는 상태로, 마치 아무런 변화가 없는 것처럼 보인다.
동적 평형 상태에서는 닫힌 용기 내 액체의 화학퍼텐셜과 기체의 화학퍼텐셜이 같다.