성분계의 상태도

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성분계의 상태도
3성분계의 상태도

1. 요약 & 서론

3성분 계에 대해서는 F=5-P 이며 따라서 자유도가 4까지 올라갈 수 있다. 온도와 압력을 일정하게 유지시키는 조건 하에서도 두 개의 자유도가 남게 된다. 상 평형이 조성에 따라 어떻게 변하는가를 보여 주는 가장 좋은 방법은 삼각형 상평형 그림을 이용하는 것이다. 이번 실험에서는 벤젠과 물, 그리고 아세트산의 삼각형 상평형 그림을 그린다. 아세트산과 물은 잘 섞이고, 벤젠과 아세트산도 마찬가지이다. 물과 벤젠은 부분적으로 섞인다. 이 세가지가 다 존재할 때는 어떻게 되는가 살피는 것이 이번 실험의 목적이다.

2. 이론

Gibbs의 상규칙(phase rule)에 따르면 온도, 압력, 농도만이 평형에 영향을 미친다면, 자유도 F(degree of freedom)는 다음과 같이 표시된다.

F = C - P +2 (1)
C ; 성분(component)즉,각 상의 조성을 기술하는데 필요한 화학적으로 상이한 구성원 의 최소수
P ; 상(phase)의 수
F ; 자유도는 상의 수에 관계없이 독립적으로 변화할 수 있는 강도인자 수를 뜻한다.

3성분계에서 F = 3-P 이다. 이와같은 3성분계에서 1개의 액체상태가 존재하면 F = 2이다. 그리고 두 물질의 농도가 기입되어야 계를 완전히 표시할 수 있다. 만약 2개의 서로 섞이지 않는 액체상태가 존재하면 F=1이고, 한 성분의 농도가 기입되어야 한다. 다른 것들의 농도는 상태도(phase diagram)에 의해 확인될 수 있다. 그림 14-1에서 K점은 50% B, 50% C, 0% A이고, L점은 60% , 30% A, 10% C 이다. 그림 14-1에서 쌍 AB의 쌍 BC는 모든 농도에서 완전히 섞일 수 있다. 반면 쌍 AC는 짗은 농도에 한해서만 원래 서로 섞이지 않는 두 액체의 중간농도 정도로 섞일 수 있다.
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자연과학