[반응현상실험] 결정화

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소개글
[반응현상실험] 결정화에 대한 자료입니다.
목차
목 차

1. 목적

2. 이론
1) 결정의 성장 속도

2) 온도와 용해도

(3) 결정핵의 성장

*마이어스의 과포화이론

(4) 결정화 속도론(Crystallization Kinetics)

(5) 결정의 습성

3. 실험 장치

4. 실험 준비물

5. 실험 방법

6. 결과 값의 고찰

⑴ 시간 대 온도 변화에 대한 도표를 작성한다.

⑵ 급냉한 비커의 경우와 서서히 냉각하였을 경우의 차이점을 관찰 결과로부터 어떻게 설명할 수 있는가?

⑶ 문제 1에서 시간 대 온도 도표가 직선이 안 되는 이유는 무엇으로 설명할 수 있는가?

⑷ 결정의 석출량을 계산하는 식을 구하여라.

⑸ 결정의 입경분포도를 작성하라.

⑹ 의 용해도 data와 성분 및 비중의 관계를 조사하라.

⑺ 52% 용액1000kg을 38℃까지 냉각시킬 경우 의 이론 석출량을 구하여라(단, 용매의 증발은 없다고 본다. 또 용액농도와 냉각 온도에 의한 이론석출량 도표를 그려라.).

⑻ 고체의 용해도에 미치는 원인에 대하여 설명하여라.

⑼ Fick의 법칙을 결정화에 적용하여라.

⑽ 용액으로부터 결정핵이 생성될 때의 자유에너지 변화 F에 대하여 설명하라.

⑾ 의 용해도 곡선을 작성하고 설명하라.

⑿ 의 제법을 설명하라.

⒀ 결정의 성장속도에 대한 방정식을 유도하여라.




본문내용
*마이어스의 과포화이론
결정핵 생성에 관한 이론 중 가장 대표적인 것이 마이어스의 과포화 이론이다. Fig .에서 곡선 AB는 용해도 곡선으로 고체 용질을 용매와 평형에 도달시킴으로써 얻을 수 있는 최대 농도 즉 포화농도를 나타낸다. 이것은 과포화용액에서 결정화가 일어날 때 도달하는 마지막 한계이기도 하다.

Fig 2. 마이어스의 과포화 이론

온도와 농도가 a점으로 표시되는 어떤 시료를 화살표 방향으로 냉각하면 용해도 곡선과 만나게 되며, 이 점에서 결정화가 시작된다고 볼 수 있다. 그런데 이 용액이 결정화할 고체나 그 밖의 물질의 고체 입자를 포함하지 않는 순수한 균일용액이라면 포화온도보다 낮은 어떤 범위까지는 과냉각되더라도 결정화를 일으키지 않는다. 이 범위를 준안정영역이라고 한다. 마이어스는 이 준안정영역을 넘어서 불안정영역이 시작되는점 즉 과포화곡선상의 점 b에 도달했을 때 결정핵이 생성된다고 하였다. 따라서 과포화 곡선 CD는 핵생성이 자발적으로 일어나기 시작하는 한계를 나타낸다. b점에서 용액의 농도는 더 이상의 냉각이 없을 경우에는 c점으로 떨어지며 냉각이 계속될 때는 bd를 따라 내려간다.

(4) 결정화 속도론(Crystallization Kinetics)
임계 반경 rc전까지는 자유 에너지 변화량이 증가하는 불안정한 방향으로의 과정이 진행되나 임계 반경 이상에서는 자유 에너지 변화량이 감소하는 안정한 과정을 나타내준다. 즉, 임계 반경보다 큰 분자 집합체의 경우 자연적으로 성장을 계속해 간다는 의미이며, 이때 임계 반경크기의 분자 집합체를 결정핵(Crystal Nucleus)라 하며