비누화 반응을 통한 반응속도상수(k) 계산 [결과보고서]

소개

화학공학실험2 - 비누화 반응을 통한 반응속도상수(k) 계산
결과보고서

목차

[1] 실험목적
[2] 이 론
[3] 실험 방법
[4] 실험 장치
[5] 실험 결과 및 고찰
[6] 결 론

본문내용

[1] 실험목적
회분식 반응기에서 가성소다(NaOH)와 초산에틸(CH3COOC2H5)을 반응 시킬 때 이 반응이 2차 반응인지를 알아보고 이 반응의 반응 속도상수를 구한다.


[2] 이 론
반응속도 의 성분농도들에 대한 의존관계, 즉 는 거의 모두가 실험 결과에 의해 구해진다. 비록 함수적 의존관계가 이론으로부터 가정될 수 있기는 하지만 제시된 유형을 확인하는 데는 실험이 필요하다. 이 의존관계에 대한 가장 일반적인 형태 중의 하나는 각 반응성분들을 곱으로, 그리고 농도를 각각의 지수 승으로 나타내는 것이다. 예를 들면 다음과 같다.


위 식에서 농도들의 지수는 반응차수(reaction order)의 개념으로 이끌어진다. 반응차수는 속도식에서 농도 항에 올려진 지수들을 가리킨다. 식에서 반응은 반응물 에 관한 차이고, 반응물 에 관해 차이며, 총괄반응차수 은 다음과 같다.

반응속도상수 의 단위는 반응차수에 따라 달라진다. 단지 한 반응물만을 포함하고 있는 어떤 반응을 생각해보자.

이러한 유형의 반응에서 0차, 1차, 2차, 3차 반응에 해당하는 속도식과 이에 상응하는 속도상수들의 단위는 다음과 같다.

0차

1차

2차

3차


비누화 반응은 염기성 용액에서 에스테르의 가수분해 반응을 말한다.

대체로 비가역 반응으로, 알코올과 카르복시산 염(carboxyl salt)이 생성되며, 가성 소다 용액에 유지를 반응시킬 경우 카르복시산 염으로서 비누가 얻어지므로 비누화 반응이라 불린다.
반응 속도식은 각 반응물의 농도에 비례한다. 만약 두 개의 반응물이 존재한다고 예를 들면 반응속도 식은 다음과 같다.

이 식에서 를 속도 상수라고 부르며, 이는 농도에 대해서는 독립적이고 온도에 대한 의존성을 가진다. 실제적인 용도로 반응속도식과 속도상수를 구하면 혼합물의 농도에서 반응 속도를 예측 할 수 있다.
초산에틸과 가성 소다의 반응이 2차 반응이라면 다음과 같은 반응 속도식이 성립한다.

참고자료

· 송승구 외 3명 공역, 화학반응공학, 희중당(1991).
· 서정목 외 6명, 화학공학실험, 공주대학교 출판부(2005).
· 정명규 외13인 환경공학개론, 신광문화사(2005).