수율 100%는 가능한가?--------------------------------------------------- ▶ 참고: 한계 반응물(limiting reactant)과 수득률 [ https://ywpop.tistory.com/61 ] --------------------------------------------------- 수율(수득률)은 절대로 100%가 되거나 또는 100%를 넘을 수 없다. 왜냐하면, 어느 한 반응물을 과잉으로 사용했다고 하더라도, 또는 엄청 좋은 촉매를 사용하고, 열 팍팍 가했다고 하더라도, 화학 반응은 절대로 100% 가까이 진행되지 않기 때문이다. 만약 수율이 100% 이상나왔다면, 실험을 해도 정말 엄청나게 엉터리로 한 것이다. ( 팁: 만약 일반화학실험 또는 전공화학실험에서 수율이 100% 이상 나왔다면, 비록 조교가 리포트 점수와 수율과는 무관하다고 말했더라도, 절대로 그대로 리포트하지 말고, 적절히 데이터를 조작해서 100% 미만으로 보고하세요.^^ ) ( 실험 조교는 알고 있다. 어떤 실험을 했을 때, 그 실험의 평균적인 수득률 값을... ) 수득률 100%가 되지 않는 이유수득률 100%가 나오지 못하는 이유 --------------------------------------------------- 첫째, 반응물이 전부 생성물이 되지 않는다. ( 참고: 충돌 이론 https://ywpop.tistory.com/7371 ) ▶ 일반적으로 화학 반응은 가역적으로 일어나기 때문에, 일부 생성물은 반응물로 되돌아 갈 수 있다. > 반응 도중에 평형상태에 도달하기도 한다. ▶ 부반응이 일어나 원하는 생성물이 아닌 다른 물질(부산물)이 생성된다. > 계획된 반응식: A + B → P > 실제 일어난 반응식: A + B → P + C + D ( 즉, C, D 생성에 A, B가 소모된다. ) 둘째, 반응에 사용된 실험기구나 장치 등에 반응물 또는 생성물이 묻어서 손실된다. ▶ 반응이 끝난 후, “미반응물 + 촉매 + 용매 + 생성물” 등이 마구 섞여있는 반응용기에서 생성물을 전부 분리해 낼 수는 없다. 즉, 분리과정에서 일부 생성물이 손실된다. [ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/11328 ] 화학 실험에서 이론값과 실험값이 차이나는 이유 [키워드] 100% 수율 기준문서, 100% 수득률 기준문서, 수율 100% 기준문서, 수득률 100% 기준문서, 100% 수율 사전, 100% 수득률 사전, 수율 100% 사전, 수득률 100% 사전 1)실험결과 사용한 살리실산의 무게(g): 1.5g 사용한 살리실산의 몰수(mol): 0.011mol 사용한 아세트산 무수물의 부피(ml): 3.0ml 사용한 아세트산 무수물의 무게(g): 3.2g 사용한 아세트산 무수물의 몰수(mol): 0.031mol 아스피린의 이론적 수득량(g): 2.0g 얻은 아스피린의 무게(g): 1.22g 실험의 수득률(%): 61% 2)실험결과 계산 과정 (1)사용한 살리실산의 몰수 계산 1.5g/(138.12g/mol)=0.011mol(유효숫자 적용) (2)사용한 아세트산 무수물의 무게 아세트산 무수물의 밀도가 1.08g/ml 이므로 아세트산 무수물 3.0ml의 무게는 1.08g/ml x 3.0ml=3.24g=3.2g(유효숫자 적용) (3)사용한 아세트산 무수물의 몰수 3.2g/(102.09g/mol)=0.031mol(유효숫자 적용) (4)아스피린의 이론적 수득량 0.011mol x 180.16g/mol= 2.0g(유효숫자 적용) (5)실험의 수득률 (1.22g/2.0g)x100%=61% 3) 이 반응의 한계 반응물은 무엇인가? (추가 점수 ppt 질문) 이 반응의 한계 반응물은 살리실산이다. 살리실산과 아세트산 무수물이 1:1반응하여 아스피린이 합성되는데, 사용한 몰수가 0.011mol로 살리실산이 더 적으므로 살리실산이 한계반응물이 된다. 4) 토의사항 (1)실험의 타당성 살리실산과 아세트산 무수물을 합성한 결과 아스피린이 1.22g 합성되었다. 아스피린의 이론적 수득량은 1.98g이지만 실제로 실험으로 얻은 아스피린은 1.22g으로 61%의 수득률을 나타냈다. 이론값보다 적은양이지만 실험 초반에서 유실된 살리실산, 아세트산 무수물 그리고 거르는 과정에서 유실된 가루, 그리고 건조 후 얻은 아스피린을 옮기는 과정에서 유실된 아스피린을 생각해보면 61%의 수득률은 합당하다. (2)오차의 원인분석 이론값과 차이가 난 이유를 살펴보면 실험결과 얻은 아스피린에는 불순물이 섞여 있기 때문에( 살리실산, 아세트산 무수물, 수분, 기타성분) 차이가 당연히 발생한다. 건조 오븐에서 아스피린을 꺼낼 때 오븐이 너무 뜨거워서 일부 결정이 녹아 있는 것을 확인하였다. 여기에서 수분만 날아간 것이 아니라 아스피린도 일부 날아간 것으로 예상된다(아스피린 녹는점 135도). 또한 실험 초반에서 유실된 살리실산, 아세트산 무수물 그리고 거르는 과정에서 유실된 가루, 그리고 건조 후 얻은 아스피린을 옮기는 과정에서 아스피린이 유실되었다. 이러한 요인들이 수득률에 영향을 주었을 것이다. 그러나 수득률이 61%인 것은 실험이 어느정도 잘 되었다고 볼 수 있다. 5)참고문헌 (1)일반화학시험 교재. 2015 (2)줌달의 일반화학2 (3)응용화학과 chap.10 ppt 자료 (4)chap.10 예비보고서
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아스피린 수득률 낮은 이유 - aseupilin sudeuglyul naj-eun iyu
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