회분기 반응에서 반응속도 측정

소개

비누화 반응을 통해 반응속도를 측정하는 실험으로 회분식 반응기에서 진행한다.
반응기 종류 및 특징에 대해서 서술되어있으며 반응속도식에 대한 적분속도식이 유도되어있다.
실험방법, 결과 등에 대해 자세히 적혀있으며 사진도 함께 첨부되어있습니다.

목차

1. 서 론
1. 1. 실험 목적

2. 실험 원리 및 이론
2. 1. 반응기의 종류 및 특징
2. 1. 1. 회분식 반응기 (Batch Reactor)
2. 1. 2. 연속교반탱크반응기 (CSTR)
2. 1. 3. 관형 반응기 (Tubular Reactor)
2. 2. 반응 속도식
2. 2. 1. 적분 유도 과정
2. 2. 2. 율속 단계 (Rate controlling)
2. 3. 비누화 반응
2. 3. 1. 비누화 반응이란
2. 3. 2. 비가역 단분자형 2차 반응

3. 실험방법
3. 1. 실험장치 및 재료
3. 2. 실험방법

4. 실험결과
4. 1. Data 작성
4. 2. Data 계산 및 결과

5. 고찰 및 결론
5. 1. 고찰
5. 2. 결론

본문내용

1. 서론
1. 1. 실험 목적
⦁화학반응 속도는 반응물의 성질, 반응물의 농도(혹은 압력), 반응 온도, 촉매 등에 의해서 의존함. <반응 조건에 따라 물질 확산, 열 전달 및 반응물의 혼합 등의 이동과정이 율속단계 (rate-controlling)가 된 경우도 있음.>

⦁회분식 반응기에서 sodium hydroxide에 의한 ethyl acetate의 반응 속도 상수를 온도 변화에 따라 구한 후, 활성화 에너지를 구함.

2. 실험 원리 및 이론
2. 1. 반응기의 종류 및 특징
2. 1. 1. 회분식 반응기 (Batch Reactor)
회분 반응기는 소규모 운전이나 완전히 개발되지 않은 새로운 공정의 시험, 고가의 생성물 제조, 그리고 연속 조작으로 전환하기가 않은 공정들에 대해 사용한다.
⦁ 장점: 반응물을 반응기에 장시간 놓아 둘 수 있음으로 해서 높은 전화율을 얻을 수 있다.
⦁ 단점: 단위 생산량 당 인건비가 비싸고 대규모 생산이 어렵다. (한번 반응 완료 후 세척이나 준비를 위해 휴지기간을 가지기 때문)
또한 반회분 반응기가 있는데 회분반응기와 같은 단점을 지니고 있지만 온도 조절이 용이하다는 장점과 반응물 중의 성분의 농도를 낮게 유지함으로써 원하지 않는 부반응을 최소화 시킬 수 있는 특징을 지니고 있다. 액-액 반응이나, 기-액 반응 등에 주로 이용되며 기체가 액체 내부에서 분사되는 방식을 통해 이루어지는 2상 반응에서도 사용된다.

<중 략>

5. 2. 결론
반응식으로부터 온도에 따른 반응속도 상수와 활성화 에너지를 구하는 이번 실험에서는 비누화 반응을 진행하였고 1차, 2차에 따른 적분 속도식 유도, 율속 단계 등에 대해서도 공부할 수 있었다. 먼저 비누화 반응을 위해 0.02M Ethyl acetate, 0.03M NaOH 용액을 제조하여23, 32, 48도에서 각각 반응을 진행시켰다. 후에 15분 간격으로 0.02M HCl로 적정하여 미반응 NaOH 농도 값을 계산하였을 때 온도가 높을수록 시간이 지날수록 반응이 더 진행되었기 때문에 미반응 NaOH농도가 점점 작아짐을 확인 할 수 있었다.

참고자료

· http://blog.naver.com/etty0915/130016832357 (네이버 반응기 종류 검색)
· 학문명백과 : 공학 http://dbscthumb.phinf.naver.net/2906_000_1/20140509144242237_JKSVAKK9A.jpg/z7_term85_i2.jpg?type=w340_fst&
· [네이버 지식백과] 반응 속도식 [反應速度式] (Basic 고교생을 위한 화학 용어사전, 2002. 9. 30., (주)신원문화사)
· 반응공학 (사이텍미디어) p 61 - 가역 1차반응
· 반응공학 (사이텍미디어) p62- 가역 2차 반응
· [네이버 지식백과] 율속단계[rate-determining step, 律速段階] (생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014., 도서출판 여초)
· 반응공학 (사이텍미디어) p46 - 비가역 단분자형 2차반응
· 반응공학 (사이텍미디어) p76 - 온도와 반응속도