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[일반화학실험] 재결정과 거르기
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1.Title: 재결정과 거르기
2.Introduction: 자연에서 분리되거나 실험으로 합성된 물질은 대부분 원하지 않는 불순물이 함께 포함되어 있다. 이런 혼합물을 순순한 상태로 만들기 위해 재결정을 이용하거나 산-염기 성질을 이용하여 용해도가 비슷한 물질을 분리하고 정제해보자.
3.Principle Theory: 재결정은 온도에 따라 용해도가 다른 점을 이용하는 방법이다. 대부분의 경우에 화합물이 용매에 녹는 용해 과정은 흡열 과정이기 때문에 온도가 높아질수록 용해도가 커지지만, 반대의 경향을 보이는 경우도 있다.
주어진 온도에서 어떤 물질이 용매에 더 이상 녹지 않을때까지 녹인 용액을 포화용액이라고 하고, 용매 100g에 녹을 수 있는 용질의 양을 용해도라고 한다.
흔히 극성 용질은 극성 용매에 잘 녹고, 비극성 용질은 비극성 용매에 잘 녹는다.
혼합물은 뜨거운 용매에 녹인 후에 다시 식히면 대부분의 경우는 용해도가 줄어들기 때문에 용해도 이상으로 녹아있던 용질은 침전으로 떨어지게 된다. 그러므로 재결정 방법으로 불순물을 제거하려고 하는 경우에는 불순물의 용해도는 크고 원하는 물질의 용해도는 비교적 적은 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 또한 온도에 따른 용해도의 차이가 큰 용매일수록 더 바람직하다.
온도가 높은 상태에서 포화용액에 가깝게 되도록 작은 양의 용매를 사용하고, 충분히 낮은 온도까지 냉각시켜 재결정을 시키는 것이 회수율을 높이는 방법이 된다.
그러나, 지나치게 적은 양의 용매를 사용하거나 너무 낮은 온도로 냉각시키게 되면 불순물도 함께 떨어지게 되어 분리하지 못하게 될수도 있다.
순수한 고체의 경우에는 고체가 녹는 동안에 온도가 거의 변하지 않아서 녹는 온도의 범위가 매우 좁지만, 불순물로 오염된 경우에는 녹기 시작하는 온도가 낮고, 혼합물이 녹으면서 온도가 계속 올라가서 고체 혼합물이 녹는 온도의 범위가 상당히 넓어지게 된다. 따라서 고체 시료가 녹기 시작해서 완전히 녹을 땎K지의 온도 범위를 측정하면 고체 시료의 순도를 쉽게 알아낼 수 있다.
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2013.09.03
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