용해도에 의한 분별 결정

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목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험
4. 결과 및 고찰
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
혼합물을 분별결정법으로 분리하고 재결정법으로 정제하는 과정을 실험하고, 얻어진 결정의 순도를 확인해 본다.

2. 이론
2.1. 용해도
용해도(solubility)는 용매에 용질이 녹을 수 있는 최대 한도를 말하는데, 일반적으로 용매 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 그램 수를 의미하며, 포화 용액에서의 몰농도인 몰용해도로 나타내기도 한다. 용질이 용매에 최대로 녹아 있을 때의 상태를 포화 용액이라 하고, 그 이상으로 녹아 있을 때 과포화 용액, 용질이 더 녹을 수 있는 상태를 불포화 용액이라고 한다. 어떤 물질이 용매에 용해되지 않으면 불용성, 용해가 잘 되면 가용성이라는 말로도 나타낼 수 있다. 물질이 특정한 용해도를 가진다는 건 용질이 용매 속에서 용해하는 속도와 용액 속에 있는 용질분자가 결합하는 속도가 같아서 평형 상태를 유지한다는 것을 의미한다. 대부분의 고체는 온도가 높아지면 용해도가 높아지고, 반대로 기체는 온도가 높아지면 용해도가 낮아진다.
예를 들어, 설탕은 얼음물보다 뜨거운 물에서 더 잘 녹고, 탄산음료에 들어있는 이산화탄소는 낮은 온도에서 더 잘 녹기 때문에 탄산음료의 톡 쏘는 맛을 지키기 위해서는 가급적 낮은 온도에서 보관하는 것이 좋다. 그리고 당연하게도 용매와 용질에 따라 달라진다. 예시로 소금은 물에 잘 녹지만 기름은 잘 녹지 않는다. 다른 요인으로는 공통이온효과가 있다. 공통이온효과란 어떤 염의 성분이 되는 이온들 중의 하나가 용액에 있다면 용해도가 감소하는 것이다.
이는 르 샤틀리에의 원리에 따른 결과인데, 르 샤틀리에의 원리란 평형인 계에 어떤 변형을 가하면 계가 다시 평형을 유지하려는 원리다. 어떤 염이 각 성분 이온으로 분해가 되는 과정을 생각하면, 생성물에 해당하는 그 이온들 중 하나가 용액에 이미 있다는 것이므로 생성물이 증가한 것에 해당하고 르 샤틀리에의 원리에 따라 생성물을 줄이려고 하기 때문에 역반응이 일어나고 그렇게 용해도가 감소하게 되는 것이다.

참고 자료

레이먼드 창의 일반화학, 레이먼드 창, 사이플러스
위키백과 – 용해도
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9A%A9%ED%95%B4%EB%8F%84
사이언스올 – 분별 결정
https://www.scienceall.com/%EB%B6%84%EB%B3%84-%EA%B2%B0%EC%A0%95fractional-crystallization/
사이언스올 – 재결정
https://www.scienceall.com/%EC%9E%AC%EA%B2%B0%EC%A0%95recrystallization-2/
사이언스올 – 혼합물
https://www.scienceall.com/%ED%98%BC%ED%95%A9%EB%AC%BCmixture-3/