소개글
"함수와 화학공학 관련성"에 대한 내용입니다.
목차
1. 반응속도에 대한 온도의 영향 실험
1.1. 서론
1.2. 실험 재료
1.3. 실험 방법
1.4. 이론적 배경
1.4.1. 아레니우스 식과 활성화 에너지
1.4.2. 회분식 반응기
1.5. 결과 및 고찰
2. 미생물 비성장속도 측정 실험
2.1. 결과
2.1.1. 흡광도 측정 결과
2.1.2. 비성장속도 계산
2.2. 고찰
2.2.1. 갈변현상과 마이야르 반응
2.2.2. Monod 식과 Lineweaver-Burk 선도
3. DSC 분석 결과보고서
3.1. 실험 방법
3.2. DSC 열분석 원리
3.3. 주요 온도 지점
3.4. 결과 해석
3.5. 고찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 반응속도에 대한 온도의 영향 실험
1.1. 서론
반응속도에 대한 온도의 영향 실험의 서론은 다음과 같다.
반응속도 상수에 미치는 온도의 영향을 분석하고, 이에 관련된 아레니우스 식을 이해하는 것이 이 실험의 목적이다. 이를 통해 반응의 활성화 에너지를 구하고 그 의미를 살펴보고자 한다.
반응속도 상수 k는 온도에 크게 의존하며, 기상반응에서는 전압의 함수가 될 수 있고, 액상반응에서는 이온강도나 용매의 종류 등 다른 변수들의 함수가 될 수 있다. 그러나 다른 변수들의 영향은 온도의 영향보다 훨씬 작으므로, 온도만의 함수로 근사하여 사용하여도 잘 맞는다.
스웨덴의 화학자 Arrhenius가 반응속도 상수의 온도의존성을 아레니우스 식으로 제안하였고, 현재 반응속도에 상수에 따른 온도 의존성을 설명할 때 가장 많이 활용된다. 이 실험에서는 서로 다른 여러 온도에서 반응을 수행하여, 반응속도상수를 구하고, 그 결과를 Arrhenius 식에 적용하여 활성화 에너지를 구할 것이다.
1.2. 실험 재료
실험 재료는 다음과 같다.
Hot Plate 3개와 수조 3개, 얼음수조 3개, Stop watch, 500mL Round Bottom Flask와 마개 3개, 100μL 마이크로 피펫, 1000μL 마이크로 피펫, 유리 피펫 및 100mL 메스 실린더, 15mL Tube가 사용된다.
시약으로는 Ethyl acetate (아세트산 에틸, C4H8O2, CAS No. 141-78-6), Phenolphtalein 지시약 (페놀프탈레인, C20H14O4, CAS No. 77-09-8), 0.5 N NaOH 수용액 (수산화나트륨 수용액, NaOH, CAs No. 1310-73-2), 1 N HCl (염산, HCl, CAS No. 7647-01-0)와 증류수가 사용된다.
Ethyl acetate는 고인화성 액체이며 눈 및 호흡기에 자극을 일으킬 수 있다. Phenolphtalein은 피부자극성, 유전독성 및 발암성 우려물질이다. NaOH와 HCl은 부식성이 있어 취급 시 주의가 필요하다.
1.3. 실험 방법
Hot plate 3개에 물을 채운 수조를 얹어 중탕을 준비한다. 25~60℃ 범위에서 적어도 3개의 온도를 선정하여 맞추어 둔다. 온도가 평형에 도달할 때까지 기다린다.
1N HCl 100mL를 유리 피펫 및 메스 실린더를 이용해 500mL Round bottom flask에 넣고 마개를 닫은 후, Hot Plate 3개에 각각 고정한다. 온도가 평형에 도달하면, 5mL Ethyl acetate를 1N HCl 100ml가 들어 있는 Round bottom flask에 마이크로 피펫으로 옮기고 마개를 닫는다. 마그네틱 스터러를 이용해 400rpm으로 분산시키고, 시작시간을 기록한다.
정해진 시간에 따라서 반응 혼합물 시료를 유리 피펫으로 2mL씩 채취한다. 반응 시간이 지남에 따라 일정 시간 간격으로 채취해 위의 실험을 반복한다. 온도가 낮을 때는 10분 후에 첫 시료를 채취하고 2시간 동안 15분 간격으로 채취한다. 35℃ 이상일 때는 5분 후에 첫 시료를 채취하고 1시간동안 10분 간격으로 채취한다. 45℃ 이상일 때는 5분 후에 첫 시료를 채취하고 1시간동안 8분 간격으로 채취한다.
꺼낸 시료 2mL를 얼음 수조에 담겨 있는 15mL tube에 옮긴다. 시료에 phenolpthalein용액을 30μL 넣고, 0.5N NaOH로 색이 붉어질 때까지 적정한다. 적정은 100μL마이크로 피펫, 1000μL마이크로 피펫을 이용한다. (시료의 적정은 채취 후 가능한 빨리 실시하는 것이 좋다.)
1.4. 이론적 배경
1.4.1. 아레니우스 식과 활성화 에너지
반응속도 상수 k는 온도에 크게 의존하며, 이러한 온도의존성은 아레니우스 식을 통해 설명될 수 있다. 스웨덴의 화학자 Svante Arrhenius는 반응속도 상수와 온도의 관계를 다음과 같은 실험식으로 제시하였다.
k = A * exp(-E/RT)
여기서 k는 반응속도 상수, A는 빈도인자 또는 전지수인자, E는 활성화 에너지, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.
활성화 에너지 E는 활성화 복합체를 형성하기 위해 반응물이 ...
참고 자료
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