인력 과 척력 이 분자 상호 작용 에 미치 는 영향 - [ 상 과 혼합물 의 분리 4 ] - 한화 토탈 케 미인 공식 블로그 - 
 인력 과 척력 이 분자 상호 작용 에 미치 는 영향 - [ 상 과 혼합물 의 분리 4 ] 
 지난 시간 에 는 라울 의 법칙 과 헨리 의 법칙 을 알아보 았 어요 . 당연히 순수 한 조성 에 가까울수록 라울 의 법칙 을 잘 따르 고 묽 은 조성 에 가까울수록 헨리 의 법칙 을 따르 는 것 도 이해 했 을 거 에요 . 하지만 일반 적 인 조성 에서 는 이러 한 법칙 이 잘 맞 지 않 는 경우 가 많 아요 . 그래서 오늘 은 비 이상 용액 에 대해서 알아볼 거 에요 . 
 분자 간 상호 작용 의 이해 
 위 그림 에서 처럼 아세톤 과 이황화탄소 의 조성 에 따른 각각 의 부분 증기압 과 전체 증기압 곡선 은 직선 과 는 굉장히 거리 가 먼 형태 에 요 . 라울 이나 헨리 의 법칙 에 따르 면 직선 의 형태 로 나타나 야 하 는데 , 실제 많 은 경우 에서 는 분자 간 상호 작용 에 의해 조성 에 따라 다소 복잡 하 게 나타납니다 . 
 무엇 과 혼합 되 는 가 에 따라서 각각 의 분자 는 서로 에게 영향 을 주 게 되 고 이러 한 영향 이 지배 적 인 경우 에 는 이상 적 이 지 않 은 형태 로 증기압 이 나타나 게 되 는 것 이 지요 . 분자 의 상호 작용 은 크 게 인력 * 과 척력 * 이 있 다고 일전 에 얘기 했었 죠 ? 다음 그림 을 살펴 볼게요 . 
 * 인력 : 두 물체 가 서로 끌어당기 는 힘 
 * 척력 : 두 물체 가 서로 밀어내 는 힘 
 척력 과 증기 압력 의 증가 
 위 그림 은 A 와 B 두 액체 의 혼합 조성 에 따른 전체 증기압 곡선 을 나타낸 것 이 에요 . x 축 은 A 의 혼합 조성 을 0 ~ 1 까지 ( 0 ~ 100 %) 나타낸 것 이 고 ( A 가 0 이 라는 것 은 B 가 1 임 을 의미 합니다 . ) y 축 은 가상 의 전체 증기압 을 나타냅니다 . 오른쪽 끝 과 왼쪽 끝 은 각각 순수 한 A 와 B 를 의미 하 므로 각각 의 순수 한 증기 압력 을 나타내 죠 . ( 이 경우 A 의 증기 압력 이 B 보다 큰 경우 입니다 . ) 
 이미 지난 시간 에 설명 드렸 듯이 이상 용액 에서 는 라울 의 법칙 을 따르 므로 특정 조성 에서 의 증기 압력 은 각 물질 의 순수 한 증기 압력 을 잇 는 직선 형태 로 나타납니다 . 따라서 ( c ) 와 같 은 형태 로 나타난 답니다 . 하 지만 A 와 B 가 섞여 있 는 상태 에서 서로 반발 력 이 추가 로 작용 한다면 어떻게 될 것 같 나요 ? 반발력 에 의해서 서로 인접 해 있 는 액체 상태 에서 빨리 벗어나 고 싶 어 하 기 때문 에 증기 압력 이 증가 하 게 된답니다 . 
 바로 위 의 그림 ( a ) 또는 ( b ) 와 같 은 형태 지요 . 반발력 이 클수록 혼합 조성 에서 의 증기 압력 이 더욱 증가 하 게 되 어서 직선 에서부터 많이 벗어나 게 된답니다 . 따라서 ( b ) 보다 도 ( a ) 의 경우 가 반발 력 이 더욱 크 게 작용 한 결과 라고 볼 수 있 어요 . 
 하지만 ( a ) 와 같이 이상 용액 에서 많이 벗어난 형태 에서 는 아주 재미있 는 일 이 일어나 게 된답니다 . 일단 ( b ) 를 먼저 볼게요 . ( b ) 의 경우 는 두 액체 가 혼합 됨 으로써 반발 에 의해 이상 성 에서 벗어나 는 형태 이 지만 어느 조성 으로 섞이 든 순수 한 A 의 증기압 을 넘 어서 지 는 못 해요 . 압력 이 동일 한 조건 에서 는 어떤 비율 로 혼합 되 어 있 더라도 순수 한 A 의 끓는점 보다 는 높 은 온도 에서 끓 는다는 것 이 죠 . 
 하지만 ( a ) 를 보 세요 . 이 경우 는 특정 혼합 비율 에서 는 순수 한 A 의 끓 는 점 보다 도 오히려 낮 은 온도 에서 끓 는 조성 구간 이 생깁니다 . ( 다시 말 하 면 순수 한 A 의 증기 압력 보다 더 높 은 증기 압력 을 갖 는 조성 구간 을 갖 는다는 것 입니다 . ) 특히 , 가장 높 은 증기 압력 을 갖 는 조성 인 XA ( max . p ) 에서 끓 는 점 이 가장 낮 아 진 답니다 . 이 로써 매우 흥미 로운 결과 가 나타나 요 . 
 ( b ) 는 어떤 조성 으로 섞여 있 든지 간 에 순수 한 A 의 증기 압력 이 가장 높 으므로 액체 와 기체 의 평형 상태 에서 는 액체 속 A 의 비율 보다 기체 속 의 A 의 비율 이 더 높 아요 . 즉 , 어떤 비율 의 혼합 액체 를 끓여도 끓 는 점 이 제일 낮 은 A 를 많이 포함 하 면서 기체 가 되 기 때문 이 죠 . 
 하지만 ( a ) 는 순수 한 A 보다 도 XA ( max . p ) 의 조성 을 갖 는 혼합액 의 끓는점 이 더 낮 으므로 액상 조성 보다 기상 조성 은 순수 한 A 가 아닌 XA ( max . p ) 의 조성 에 보다 가까워져요 . 다시 얘기 하 면 , XA ( max . p ) 보다 낮 은 조성 으로 혼합 된 액체 에서 는 이 와 평형 을 이루 는 증기 조성 이 XA ( max . p ) 의 조성 에 가까워 지 기 때문 에 A 를 좀 더 많이 포함 하 게 되 고 반대 로 , XA ( max . p ) 보다 높 은 조성 으로 혼합 된 액체 에서 는 이 와 평형 을 이루 는 증기 조성 역시 XA ( max . p ) 의 조성 에 가까워 지 기 때문 에 이번 엔 B 를 좀 더 많이 포함 하 게 된답니다 . 
 공비 혼합물 이란 ? 
 어때요 ? 감 이 오 나요 ? 매우 신기 하 지 않 나요 ? 그렇 다면 정확히 XA ( max . p ) 의 조성 비 로 혼합 된 액체 를 끓이 면 어떻게 될까요 ? 맞 습니다 ! A 와 B 어느 쪽 으로 도 치우치 지 않 고 동일 한 조성 비 를 유지 하 면서 끓 게 됩니다 . 그리고 이때 의 끓 는 점 은 순수 한 A 나 B 의 끓는점 보다 도 낮 은 온도 에서 끓 게 되 지요 . 
 이러 한 끓는점 을 가르켜 A 와 B 중 먼저 끓 는 것 없이 두 액체 가 같이 끓 는다고 하 여서 ‘ 공비점 ’ 이라고 하 고 이러 한 조성 을 ‘ 공비 조성 ’ 이라고 합니다 . 또한 ‘ 공비점 ’ 과 ‘ 공비 조성 ’ 을 갖 는 혼합물 을 ‘ 공비 혼합물 ’ 이라고 합니다 . 특히 , 이 경우 는 ‘ 공비점 ’ 에서 끓 는 점 이 가장 낮 기 때문 에 ( 증기 압력 은 가장 높 음 ) ‘ 최소 공비점 ’ 이라고 합니다 . 
 인력 과 증기 압력 감소 
 마찬가지 로 위 그림 의 ( d ) 와 ( e ) 곡선 은 혼합 분자 간 척력 이 아닌 인력 에 의해서 증기 압력 이 감소 한 것 입니다 . 물론 ( d ) 보다 ( e ) 의 경우 인력 이 더욱 크 게 작용 하 게 된 결과 라고 볼 수 있 겠 죠 . ( d ) 의 경우 는 이상 혼합액 보다 는 끓는점 이 증가 하 겠 지만 여전히 순수 한 A 의 끓는점 이 가장 낮 고 B 의 끓 는 점 이 가장 높 기 때문 에 평형 을 이루 는 증기 의 조성 은 항상 액체 의 조성 보다 A 의 비율 이 더 많 습니다 . 
 하지만 ( e ) 의 경우 는 XA ( min . p ) 의 조성 을 가질 때 , 끓는점 이 가장 높 으며 액체 의 조성 보다 기체 의 조성 이 항상 XA ( min . p ) 로부터 멀 어 지 려고 하 죠 . 따라서 XA ( min . p ) 보다 낮 은 조성 으로 혼합 된 액체 에서 는 증기 의 조성 이 B 를 좀 더 많이 포함 하 게 되 고 반대 로 , XA ( min . p ) 보다 높 은 조성 으로 혼합 된 액체 에 는 증기 조성 이 A 를 좀 더 많이 포함 하 게 됩니다 . 
 당연히 XA ( min . p ) 의 조성 에서 는 조성 의 변화 없이 A 와 B 가 함께 끓 게 되 고 이때 의 끓 는 점 은 순수 한 A 나 B 의 끓는점 보다 도 높 은 온도 에서 끓 게 되 지요 . 역시 나 A 와 B 가 같이 끓 는다는 의미 로 이 역시 ‘ 공비점 ’ 이라고 부르 고 ( 이 경우 는 ‘ 최대 공비점 ’ 이 됩니다 . ) 이러 한 혼합물 역시 ‘ 공비 혼합물 ’ 이라고 합니다 . 
 지금 까지 이상 용액 과 비 이상 용액 에 대해서 알아보 았 고 비 이상 성 이 점차 커지 면 공비 혼합물 이 될 수 있 다는 것 도 이해 하 셨 을 거 에요 . 공비 혼합물 은 공비 조성 에서 액상 과 기상 조성 이 서로 같 기 때문 에 해당 조건 에서 는 증발 을 통한 분리 가 불 가능 해요 . 따라서 이 경우 에 는 압력 변화 를 통한 끓는점 이동 이나 추출 법 을 사용 한답니다 . 공비 혼합물 을 분리 하 는 방법 에 대해서 는 자세히 다루 진 않 을게요 . 하지만 조금 더 관심 이 있 으시 면 쉽 게 찾아볼 수 있 을 거 에요 . 
 이제 어느 정도 이론 을 다지 셨으니 이제 는 실전 입니다 . 다음 시간 에 는 실제 증발기 를 설계 하 는 방법 에 대해서 이야기 하 려고 해요 . 그럼 다음 을 기다려 주 시 고 저 는 그때 다시 돌아올게요 . 여전히 많 은 관심 부탁 드려요 ~ 
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