라울의 법칙과 증기압

대학교화학35~65 °C에서 NIST Antoine 순수 증기압을 사용한 이상적인 벤젠-톨루엔 기액 평형

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이 실험 소개

휘발성 성분 두 가지를 혼합하고 분압, 총압 및 증기 조성을 비교하세요. 액체 혼합물이 등몰이어도 휘발성이 더 큰 성분은 헤드스페이스에 더 많이 농축될 수 있습니다.

학습 목표

  • 각 액체 성분에 라울의 법칙을 적용합니다.
  • 달톤의 법칙을 통해 분압을 증기의 몰분율과 연결합니다.
  • 일정한 온도에서 기포점 압력 곡선과 이슬점 압력 곡선을 구분합니다.

사용 방법

  1. 1한 온도에서 순수 톨루엔과 순수 벤젠의 증기압을 비교합니다.
  2. 2액상의 몰분율을 동일하게 혼합하고, 증기상에서 벤젠의 비율이 높아지는 것을 확인합니다.
  3. 3기상 공간의 부피를 바꾸고 증기량에 따른 압력을 비교합니다.
  4. 4기포점-이슬점 포락선을 표시하고, 현재 액상 및 증기상 조성이 같은 평형 압력에 해당하는지 확인합니다.

모델

이상적인 액상 및 기상 관계식이 증기의 농축 정도를 결정합니다.
이슬점 곡선은 증기 조성을 사용하고, 버블점 곡선은 액체 조성을 사용합니다.
NIST 앙투안 계수는 일반적인 온도 범위에서만 사용됩니다.

가정

  • 액상은 조성이 지정된 이상적인 대용량 저장소이며, 증기상은 이상 기체로 가정합니다. 액상의 유한한 고갈과 비이상적인 활동도 계수는 고려하지 않습니다.
  • 벤젠에는 앙투안 계수 4.01814, 1203.835, −53.226을 사용하고, 톨루엔에는 4.08245, 1346.382, −53.508을 사용합니다. 온도 범위는 308.15~338.15 K로 제한됩니다.
  • 기상 공간의 부피가 바뀌면 동일한 포화 압력에서 증기량이 달라집니다. 추적자 색상은 조성을 나타내며, 실제 수밀도나 교환 속도를 나타내지는 않습니다.

수업에서 해 보기

  1. Q1혼합 시료에서 기상의 벤젠 분율이 액상의 벤젠 분율보다 큰 이유는 무엇인가요?
  2. Q2대용량 저장조 모델에서 헤드스페이스 부피를 바꿔도 포화 압력이 변하지 않는 이유는 무엇인가요?

자주 묻는 질문

이 모델은 에탄올-물 공비 혼합물을 예측하나요?

아니요. 그러려면 비이상 액상 모델이 필요합니다. 현재의 이상 이성분 모델에서는 조성 범위 내부에 공비점이 생기지 않습니다.

버블점 곡선과 이슬점 곡선에서 가로축 조성이 서로 다른 이유는 무엇인가요?

버블점 곡선은 액상 몰분율로, 이슬점 곡선은 기상 몰분율로 매개변수화됩니다. 수평 타이라인이 공존하는 조성들을 연결합니다.