재결정-실험 B 벤조산의 분리와 재결정

재결정 실험 과정 분석

벤조산 (이미지 출처: 위키피디아)

실험 B. 벤조산의 분리와 재결정

1. '실험 A에서 얻은 거른 용액'은 뷰흐너 깔때기를 통해서 아래에 가지 달린 삼각플라스크로 걸러져 내려온 용액을 말한다. 이 용액은 현재 염기성의 상태이므로 산을 넣어주어서 산성의 상태로 만들어주어야 안에 벤조산 소듐으로 용액에 녹아있던 벤조산이 벤조산의 형태로 밖으로 석출 되어 우리가 얻을 수 있게 된다. 

→ 실험 A에서 2g의 혼합물에는 1 g의 벤조산이 있다고 가정한 후 3 M의 NaOH로 중화시켰었다.

→ 또한, 1 g의 벤조산의 몰수는 0.008 mol이므로 (참고: https://yybook.tistory.com/107) 0.008 mol에 해당하는 벤조산 소듐이 1:1의 반응을 통해서 HCl과 반응하게 될 것이다.

→ 그러나 실험 A에서 우리는 벤조산을 중화시키기 위해서 과량의 3 M NaOH를 추가적으로 더 넣어주었기 때문에, 추가적으로 넣어준 3 M NaOH도 중화시킬 수 있도록 비슷한 부피의 5 M HCl을 넣어주어야 중화되었던 벤조산이 다시 산성을 띄는 상태가 될 것이다. 

CH3COONa(aq) + HCl(aq) → CH3COOH(aq) + NaCl(aq) (→ 벤조산을 다시 산성화시키고)

NaOH(aq) + HCl (aq) → NaCl(aq) + H2O(l) (→ 과량의 NaOH를 중화시킴)

 

즉, 과량의 NaOH로 인해서 혼합물에 존재하던 벤조산이 모두 중화되었으므로 비슷한 양의 HCl을 통해서 벤조산을 다시 산성의 상태로 만들어주고, 용액에 남아있는 NaOH를 과량의 HCl을 통해서 중화시켜주게 되는 것이다.

→ 실험 A에서 0.008 mol의 벤조산을 중화시키는데 0.008 mol의 NaOH를 사용하였고, 추가적으로 0.004 mol의 NaOH를 더 넣어주었으므로(즉 벤조산에 대해서 1.5배가 되는 NaOH를 넣어주었으므로), 5 M HCl은 0.012 mol의 양을 넣어주어야 한다. 이 둘은 1:1 반응이므로 

0.012 mol HCl / (5 mol/L) = 0.0024 L = 2.4 mL

→ 2.4 mL의 HCl을 용액에 넣어주면 용액 내에 있다고 가정되는 벤조산 소듐과 NaOH가 모두 반응할 것이다. 여기에 추가적으로 1 mL의 HCl을 더 넣어주어서 용액이 더 산성이 되도록 하면 벤조산 소듐이 벤조산으로 되는 반응이 더 우세하게 될 것이다.

 

2~5. 실험 A와 동일한 부분이 된다 (참고: https://yybook.tistory.com/107).

 

참고 문헌

1. 표준 일반화학실험, 개정 8판, 대한화학회, p34-39