혼합 열량계의 혼합 방법 은 Reversing과 Mixing 두가지 방법이 있습니다.

Setaram 모델 Calvet 열량계에서 혼합 운동을 가능하게 하는 장치는 기본적으로 Mixing 혼합 기능과, 옵션으로 Reversing 역전기능을 추가 가능 합니다.

Membrane Mixing 혼합 동작은 ; 두 성분을 접촉시켜 반응 또는 혼합이 시작되도록 하는 기능, 상하 분분리막을 깨고 샘플 휘젓는 회전 운동.

Reversing 역전 동작은 ; 옵션으로, 시료를 반복적으로 180도 뒤집어 혼합 균일성 확보 및 반응열 측정 정확도 향상.

멤브레인 회전형 혼합 셀 (Membrane Mixing Cells) ;

멤브레인 혼합 셀은 기존의 **역전, 리버설 혼합 셀(reversal mixing cell)**을 사용할 수 없는 경우에 이를 대체합니다. 이러한 경우는 주로 다음과 같습니다:

두 시료(액체–액체, 또는 고체–액체) 사이를 *얇은 막(멤브레인)*으로 구분해 둡니다. 대형 샘플 홀더 셀 내부에 분리막의 하부 공간에 고체(분말가루) 샘플을, 분리막 상부에 액체 샘플을 삽입 합니다.

실험자가 필요한 순간 멤브레인을 파괴(또는 열기)하면 → 두 시료가 바로 섞이면서 반응 시작.

이때 발생하는 열(혼합열, 용해열, 반응열)을 칼로리미터가 정밀하게 측정합니다.

언제 쓰나요?

원래는 REVERSAL MIXING CELL을 많이 씁니다.

그런데, 이런 경우에는 멤브레인 셀을 대신 사용해야 합니다:

수은(Hg)과 호환 안 되는 시료 ; 리버설 셀은 내부에 수은을 쓰는 경우가 있는데, 시료가 수은과 반응하거나, 수은을 쓰기 곤란한 경우 → 멤브레인 방식 사용.

리버설 방식으로 잘 안 섞일 때 ; 점도가 높아서 뒤집어도 안 섞이거나, 고체가 액체에 젖은 후 덩어리(응집)져서 반응이 잘 안 되는 경우.

즉, 리버설(뒤집기) 방식이 불가능하거나 비효율적일 때, 멤브레인 혼합 셀을 사용 합니다.

동작 원리 ;

-시료 넣기 (고체는 한쪽 칸, 액체는 다른 칸에 넣고 그 사이를 멤브레인으로 분리)

-기본선 잡기 ( 아직 안 섞였으니 “반응 전” 신호 측정)

-멤브레인 분리막 파괴/개방 ( 장치 조작으로 분리 막을 깨면, 두 시료가 바로 접촉)

-혼합·반응 (용해, 중화, 흡착 등 반응이 일어나면서 열 발생)

-데이터 처리 (발생한 열량 곡선을 적분 → 혼합열 계산)

정리하면,

Membrane Mixing Cell은 “수은이 필요 없고, 뒤집기 방식으로 섞기 힘든 경우”에 쓰는 대체 장치입니다. 즉, 막을 깨뜨려서 두 시료를 접촉시키는 방식으로 반응열이나 혼합열을 측정합니다.

역전 혼합 (REVERSAL MIXING CELLS) ;

이 장치는 *두 가지 시료(액체–액체, 혹은 고체–액체)*를 처음에는 서로 닿지 않게 분리해 두었다가, 필요한 순간에 *셀을 뒤집는 동작(reversal)*으로 둘을 섞어서, 그때 발생하는 *발열·흡열(혼합열, 용해열, 반응열)*을 측정하는 장치입니다.

어떻게 동작하나요?

시료를 샘플홀더인 대형 셀에 따로 넣어둠 (예: 액체는 셀의 한쪽에, 고체(분말)는 작은 캡슐에 넣어서 같은 셀 안에 보관). 이때 두 시료가 바로 섞이지 않도록 설계되어 있음. (증기까지 완전히 차단 가능)

기본선 안정화 (Baseline 잡기)

셀을 칼로리미터 안에 넣고 안정화 → 아직 섞이지 않았으니 “반응 전 상태”의 기준선 신호를 기록.

REVERSAL 동작 (뒤집기)

셀을 한 번 “탁” 뒤집으면, 고체가 액체 안으로 떨어지거나,

액체 두 개가 한쪽에서 합쳐지면서 혼합이 시작됨.

필요하다면 여러 번 뒤집어서 더 잘 섞이도록 함. 혼합·반응 진행

고체가 용해되거나, 두 액체가 섞이면서 발열/흡열이 발생.

CALVET 열량계의 3D 센서가 이때의 열유량 변화를 정밀하게 측정.

데이터 해석

곡선을 적분하면 → 혼합열, 용해열, 중화열 같은 반응 엔탈피 값을 얻음.

왜 이렇게 쓰나요?

장점 1: 시료를 섞는 “순간”을 사용자가 직접 정할 수 있음 → 신호가 깔끔하게 나옴.

장점 2: 증기까지 완전히 차단할 수 있음 (예: 휘발성 용매, 산화되기 쉬운 시료).

장점 3: 셀을 뒤집는 간단한 동작으로 재현성 좋은 혼합 가능.

주의점: 두 시료의 초기 압력은 같아야 함 → 한쪽은 진공, 한쪽은 액체 같은 경우는 불가.

정리:

생플홀더인 역전운동형 REVERSAL MIXING CELL은 고체–액체, 액체–액체를 분리해 두었다가 원하는 순간 뒤집어서 섞고, 그때 나오는 열을 정확하게 측정하는 장치로, 물질의 상호작용과 관련된 열 변화를 초기부터 정확하게 측정 할 수 있습니다. 특히, 화학반응, 흡착, 용해, 열교환 같은 과정의 열역학적 및 동영학적 매개변수를 연구하는데 도움이 됩니다.