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[자연과학]일반화학실험 - 카페인의 추출과 분리

등록일 : 2013-07-22
갱신일 : 2013-07-22


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[자연과학]일반화학실험 - 카페인의 추출과 분리
1. 주제 : 카페인의 추출과 분리.

2. 실험목표 : 추출에 대한 원리와 개념을 이해하고, 커피에 존재하는 카페인을 추출을 통해 분리하여 실험의 원리를 파악한다.

3. Introduction.

① 추출의 원리.
추출(extraction)은 용매에 따라서 화합물이 녹는 특성이 큰 차이를 보이는 경우에 사용되는 분리방법이다. 물에 녹지 않는 유기용질은 유기용질을 잘 녹이면서도 물과 섞이지 않는 유기용매를 사용하여 유기용매 층으로 추출할 수 있다. 벤젠이나 헥세인처럼 물보다 밀도가 작은 유기 용매는 물보다 위에 층을 이루게 되고, 메틸렌 클로라이드(“다이클로로메테인”이라고 부르기도 함)나 클로로폼과 같이 밀도가 큰 유기용매는 물보다 아래에 층을 이루게 된다. 물과 유기용매가 담긴 분별깔때기를 잘 흔들어주면 용질이 두 용매 층 사이에서 평형을 이루게 되고, 이때 두층에서의 용질의 농도비를 분배계수(distribution coefficient)라고 부른다.

분배계...

1. 주제 : 카페인의 추출과 분리.

2. 실험목표 : 추출에 대한 원리와 개념을 이해하고, 커피에 존재하는 카페인을 추출을 통해 분리하여 실험의 원리를 파악한다.

3. Introduction.

① 추출의 원리.
추출(extraction)은 용매에 따라서 화합물이 녹는 특성이 큰 차이를 보이는 경우에 사용되는 분리방법이다. 물에 녹지 않는 유기용질은 유기용질을 잘 녹이면서도 물과 섞이지 않는 유기용매를 사용하여 유기용매 층으로 추출할 수 있다. 벤젠이나 헥세인처럼 물보다 밀도가 작은 유기 용매는 물보다 위에 층을 이루게 되고, 메틸렌 클로라이드(“다이클로로메테인”이라고 부르기도 함)나 클로로폼과 같이 밀도가 큰 유기용매는 물보다 아래에 층을 이루게 된다. 물과 유기용매가 담긴 분별깔때기를 잘 흔들어주면 용질이 두 용매 층 사이에서 평형을 이루게 되고, 이때 두층에서의 용질의 농도비를 분배계수(distribution coefficient)라고 부른다.

분배계수가 1보다 큰 경우에는 같은 부피의 용매 A와 B를 사용할 때는 처음에 B에 녹아있던 용질의 절반 이상이 용매 A로 옮겨가게 되고, 용매 A를 분리해서 적당한 방법으로 용매를 제거하면 순수한 용질을 얻을 수 있게 된다. 이런 추출 방법을 여러 차례 반복해서 적용하면 용질을 상당히 순수한 형태로 얻을 수 있으며, 광물이나 석유 정제 또는 식품 가공 등에 널리 활용되고 있다.
이 실험에서는 커피의 카페인을 물로 추출해낸 다음 물과 섞이지 않는 메틸렌 클로라이드 용매를 사용해서 물에 녹아있는 카페인을 순수한 상태로 분리한다. 카페인이 수용액에서 유기용매 층으로 쉽게 빠져나가도록 하기 위해서 분별 깔때기에 두 용액을 함께 넣고 흔들어 주어야 한다. 그러나 분별 깔때기를 너무 세게 흔들면 섞이지 않는 용매의 작은 방울로 된 에멀젼(emulsion)이 만들어져서 분리 효과가 떨어질 수 있다. 수용액 층에 NaCl과 같은 염을 넣어주면 수용액에 녹아있는 유기물이 유기용매 층으로 더 많이 …(생략)

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