Binary Liquid- Vapor Phase diagram 화학공학실험 실험12 Binary Liquid- Vapor Phase diagram (Refractometer) 3조 박준수, 박태균, 정승환, 유은혜

1. Equilibrium P,V,T,yi P,V,T,xi 평형 (Equilibrium) 계의 거시적인 성질들이 시간에 따라 변하지 않는 정체된 상태 변화를 야기할 수 있는 모든 portential이 균형을 이룬 상태 Vapor Liquid P,V,T,yi P,V,T,xi

2. The Phase Rule F= 2 - ル + N 상 (Phase) 자유도 F (Degree of freedom) 물질의 균질한 부분 - 기체혼합물, 액체, 액체용액, 고체결정 자유도 F (Degree of freedom) F= 2 - ル + N 평형계의 세기상태를 결정하기 위해 고정시키는 독립변수의 수 F – 자유도 ル - 상의 수 N- 화학종의 수

3. Vapor - Liquid Equilibrium ( VLE ) 액상과 기상이 공존하는 상태 F= 2 - ル + N 이성분계에서 N = 2 이고 F= 4 – ル 하나이상의 상이 존재하므로 (ル =1) 상률변수 수의 최대값은 3 (P,T, 몰질량) 따라서 계의 모든 평형상태는 3차원 P-T-조성 공간에 도식가능

4. PTxy diagram for Vapor - Liquid Equilibrium C2 C1 F점에서 G점으로 압력 감소 L점에서 증기의 첫기포 발생 Bubble Point (기포점) 연결선 Bubble Point Curve G F W W점에서 액체증발이 마감 Dew Point (이슬점) 연결선 Dew Point Curve L

5. Pxy diagram for 3temp 서로 다른 온도에서 P-x-y 선도 C2 P P C1 x1,y1 T 1 Td Tb Ta C1 Saturated Liquid Saturated Vapor x1,y1 T x1,y1 1 1

5. Pxy diagram 일정온도에서의 Pxy선도 P P P x1,y1 1 x1,y1 x1,y1 1 1 Saturated Liquid 일정온도에서의 Pxy선도 Saturated Vapor 테트라 하이드로퓨란 퓨란 사염화탄소 클로로포름 에탄올 톨루엔 P P P Azeotrope Azeotrope x1,y1 1 x1,y1 x1,y1 1 1

6. Txy diagram for 3 Press 서로 다른 압력에서 T-x-y 선도 C2 T P C1 x1,y1 T 1 Pd Pb T P Pa C1 Saturated Liquid Saturated Vapor x1,y1 T x1,y1 1 1

6. Txy diagram 일정압력에서의 Txy선도 T T T x1,y1 1 x1,y1 1 x1,y1 1 Saturated Liquid 일정압력에서의 Txy선도 Saturated Vapor 테트라 하이드로퓨란 퓨란 사염화탄소 클로로포름 에탄올 톨루엔 T T T Azeotrope Azeotrope x1,y1 1 x1,y1 1 x1,y1 1

7. PT diagram for several compositions Critical locus Critical locus C2 C1 P T B A A B A K C1 K U B Saturated Liquid Saturated Vapor U x1,y1 T 1 x1,y1 1

8. Raoult’s Law 일반적인 예 라면에다 스프를 넣으면 보통의 물보다 높은 온도에서 끓음 물+ 에탄올 증기압력 > 물+ 설탕 증기압력 물+ 설탕 물 증기압 물+ 에탄올 온도

Raoult의 법칙은 증기압을 알고 있을 때 사용가능하며, 임계온도 이하에서 적용 가능 8. Raoult’s Law Raoult 법칙을 위한 가정 기상(Vapor Phase)은 이상기체이다. (중,저압에서 가능) 액상(Liquid Phase)은 이상용액이다. (유사성분에서 유효) Raoult’s Law yiP = xiPsati Psati- 순수성분 i의 증기압 YiP- 성분 i의 분압 Raoult의 법칙은 증기압을 알고 있을 때 사용가능하며, 임계온도 이하에서 적용 가능

9. Refractometer η = ηp sinC 원리 큰 굴절률(ηp =1.755)을 갖는 유리사용 작은 굴절률을 갖는 물질(측정 시료)에 대한 임계각을 측정, 굴절률(n)을 계산 η = ηp sinC 측정된 굴절률과 알려진 화합물의 굴절률과 비교 미지 화합물을 정성적으로 확인

9. Refractometer 활용 R12 = η2-1 η2+1 X1M1+ X2M2 d12 X 굴절률이 알려진 두 순수 물질의 임의 혼합물에 대해 굴절률을 측정함으로써 혼합물의 부피 분율, 즉 각 성분의 농도를 계산

10. 실험방법 증류 굴절률 측정 온도계 물배출 물주입 C2H2Cl4 C6H10O 온도 1V, 1L 2V, 2L 3V, 3L 125ml 0ml 146 ℃ 2V, 2L - +38ml 149 ℃ 3V, 3L 151 ℃ 4V, 4L 154 ℃ 5V, 5L +35ml +25ml 157 ℃ 6V, 6L +36ml +54ml 끓는점일정 7V, 7L 105ml 155 ℃ 8V, 8L +20ml 156.5 ℃ 9V, 9L +17ml +50ml 10V, 10L 온도계 물배출 물주입 굴절률 측정