질산 포탸슘의 용해도

소개

1. Title 질산 포타슘의 용해도

2. Introduction

용해도와 화학평형, 자발적 변화, 깁스 에너지, 엔탈피, 엔트로피에 대한 개념을 이해하고, 비교적 용해도가 큰 질산 포타슘의 온도에 따른 용해도의 변화를 살펴보고, 이를 이용해서 용해열을 구한 다음 용해도의 차이를 이용해서 불순물이 혼합된 질산 포타슘을 깨끗이 정제하는 방법을 알아본다.

목차

1. Title
2. Introduction
3. Principle & Theory
4. Apparatus & Reagents
5. Procedure
6. Result
7. Discussion & Feeling

본문내용

3. Principle & Theory
고체 용질이 액체의 용매에 녹는 과정은 열역학적으로 다음과 같이 표현된다. 여기서 는 용질 분자가 용매 분자와 혼합될 때의 엔탈피의 변화이고, 는 엔트로피의 변화이며, 는 엔탈피와 엔트로피의 효과가 합쳐진 깁스 에너지(Gibbs energy)이다. 일정한 온도와 압력에서 용질이 자발적으로 녹기 위해서는 < 0이 되어야만 한다. 즉, 고체의 용질이 용매에 녹아서 에너지가 감소하거나 엔트로피가 증가하는 경우에만 용질이 자발적으로 녹게 된다. 용질이 녹을 때는 언제나 엔트로피가 증가하기 때문에 항상 > 0이고, 용질의 농도가 증가하면 의 값은 감소한다. 따라서 용질이 녹으면서 열이 발생하는 경우( < 0)에는 는 용질의 농도에 상관없이 언제나 0보다 작게 되어서 용매에 녹을 수 있는 용질의 양에는 아무런 제한이 없게 된다. 그러나 용질이 녹으면서 열을 흡수하는 경우( > 0)에는 가 충분히 큰 경우에만 용질이 녹을 수 있으며, 더 많은 양의 용질이 녹게 되면 의 값이 의 값과 같아지고 이 되어서 더 이상 용질이 녹지 않는 포화 상태가 된다. 포화 상태에서는 용질이 녹으면서 에너지가 증가하는 것을 무질서도의 증가로 충분히보상하지 못하기 때문에 용질이 자발적으로 녹지 않게 된다. 포화 상태에 도달할 때까지 용매에 녹아 들어가는 용질의 양을 용해도(solubility)라고 한다. 한편 액체나 고체와 같은 응축상에서 와 는 온도 변화의 폭이 대단히 크지 않을 경우에는 거의 일정한 값을 갖는다. 그러나 는 온도에 따라 민감하게 변하기 때문에 용해도는 온도에 따라서 달라진다. 온도가 증가하면 엔트로피 증가의 효과가 점점 더 커지기 때문에 일반적으로 용해될 때 열을 흡수하는( > 0) 물질의 용해도 는 온도에 따라 다음과 같이 증가한다. 따라서 용해도와 온도의 역수(1/T)를 그래프로 그리면 용질이 녹을 때의 엔탈피 변화 를 측정할 수 있다.

참고자료

· 없음