녹는점/어는점, 끓는점, 용해도, 밀도, 비열등...
그 중 오늘은 오늘은 액체의 끓는점을 측정해보는 실험을 해 볼 예정입니다.
실험은 분별증류 장치를 이용하여 온도를 측정하고 온도는 온도계도 사용하지만 MBL장비를 이용하여 측정하였습니다.
장치에 대하여 간단히 설명해 보면...
우선 가열부분에 알콜램프와 둥근 플라스크가 있고 둥근 플라스크에 가열할 액체를 넣은 끓임쪽은 넣어줍니다. (끓임쪽은 액체가 갑자기 끓어오르는 것을 막아줍니다.)
냉각장치에서는 가열되어 기화된 기체가 냉각되어 액체로 액화가 일어납니다.
또한 냉각장치에서는 물의 주입방향이 중요합니다. 물의 주입은 아래에서 위쪽으로 들어가도록 해 주어야 냉각 장치 안에 물을 채울수 있습니다. 만일 위에서 아래로 물을 넣게 된다면 넣는대로 물이 빠져나오게 되어 냉각장치에 물이 채워지지 않으므로 주의합니다.
<MBL 장비와 연결한 모습> - 컴퓨터에서 자동으로 온도를 기록하고 그래프를 만들어 줍니다.
준비된 액체는 물, 알코올(메탄올), 소주, 10% 와인이 준비되어 있습니다.
각 액체를 둥근 플라스크에 넣은 뒤 가열해 줍니다.
아래는 각 액체의 가열 결과입니다.
<알콜(메탄올) 가열결과>
알콜의 끓는 온도는 78도입니다.
실험결과에서도 78도 부근에서 온도가 일정하게 나옴을 알 수 있는데, 이 부분이 끓는점이 되는 것입니다.
<물의 가열 결과>
물의 끓는점은 100도입니다.
실험결과에서도 정확히 100도에서 온도가 일정하지는 않지만 100도 부근에서 일정한 부분이 나옴을 알 수 있습니다.
따라서 이 부분이 끓는점이 됩니다.
<알콜 + 물의 가열 결과>
물과 알콜의 혼합용액을 가열한 결과입니다.
알콜의 끓는 온도인 78도(약 80도부근)에서 잠시 온도의 증가량이 주춤하고, 물의 끓는 온도인 100도 에서 온도가 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있습니다.
따라서 각 액체의 끓는 온도에서 두번 끓었음을 알 수 있습니다.
다만 알콜의 끓는 온도에서 온도가 일정하게 유지되지는 못한 결과인데, 이는 실험의 오차로 해석할 수 있을 듯합니다.
또한 처음 액화되어 모인 액체를 관찰해보면 알콜 냄새가 나고, 불을 붙이면 불이 붙는 것으로보아 알콜이 끓어 나왔음을 확인할 수 있습니다.
<소주의 가열 결과>
소주(알콜함량 약 20%)의 가열 결과입니다.
물과 알콜의 가열곡선과 마찬가지로 80도 근처에서 온도의 증가량이 잠시 주춤하였다가 다시 빠르게 온도가 올라가는 것을 볼 수 있습니다.
따라서 액체가 두번 끓었음을 알 수 있습니다.
<10%와인의 가열 결과>
역시 결과에서 그래프가 두번정도 주춤하는 모습이 보입니다.
다만 10%와인의 경우 알콜 함량이 매우 낮아 알콜의 끓는점이 확실히 보이지는 않았습니다.
그러나 80도 근처에서 약간 주춤하는 것을 볼수 있어 여기서 알콜이 끓었음을 알 수 있습니다.
또한 처음에 모인 액체에 불을 붙이며 불이 잘 붙지만 나중에 모인액체에는 불이 붙지 않아 알콜이 먼저 끓어나오고 그 다음 물이 끓었음을 알 수 있습니다.
위의 실험결과에서 물의 끓는 온도는 약 100도, 알콜은 80도, 물과 알콜은 80도와 100도 부근에서 주춤하였고, 소주와 와인도 100에서 주춤한 것을 볼수 있습니다.
따라서 액체 혼합물의 경우에는 정확히 동일하진 않지만(이것은 실험의 오차로 볼수 있을것 같습니다.) 각 액체 성분의 끓는 점에서 액체의 종류 만큼 끓게 된다는 것을 알 수 있고, 이것을 이용하면 액체 혼합물을 분리할 수 있다는 것도 확인이 가능한 실험입니다.
이처럼 끓는점의 차이를 이용하여 두가지 이상의 액체가 섞인상태에서 액체를 분리하는 방법을 분별증류 라고 합니다.
