단위조작실험 회분식 반응기 반응속도론 보고서

소개

요약


에틸아세테이트와 가성소다를 회분식 반응기 내에서 반응시켜 시간에 따른 전기전도도를 측정하고, 적정을 통해 반응이 종결되었을 때의 농도를 측정하였다. 측정값을 바탕으로 미분법과 적분법을 사용하여 반응차수를 결정하며 반응속도상수를 계산한다.

목차

1. 서 론

2. 이 론
2.1 반응속도론
2.1.1 화학반응의 종류
2.1.2 반응기의 종류
2.1.3 반응속도 식
2.1.4 반응속도와 반응차수의 결정
2.2 자료 분석
2.2.1 적분법
2.2.2 미분법
2.2.3 k의 온도 의존성

3. 실 험
3.1 실험장치
3.2 실험방법
3.2.1 준비과정
3.2.2 농도-시간곡선의 결정

4. 실험 결과
4.1 측정 데이터
4.1.1 20℃에서 시간에 따른 전기전도도와 생성물 농도
4.1.2 30℃에서 시간에 따른 전기전도도와 생성물 농도
4.1.3 40℃에서 시간에 따른 전기전도도와 생성물 농도
4.2 농도 – 시간 그래프
4.3 미분법에 의한 반응 차수 결정
4.4 반응 차수와 반응속도상수
4.4.1 미분법에 의한 계산
4.4.2 적분법에 의한 계산
4.5 Arrhenius 법칙에서의 활성화 에너지와 빈도인자
4.6 데이터로부터 수학적 반응식 완성

5. 결론 및 토의

6. 사용부호

7. 참고문헌

본문내용

Ⅰ. 서론
화학반응공학을 알아보기 위해 열역학과 화학반응공학을 비교해볼 수 있다. 열역학은 반응을 하는 동안 방출되거나 흡수된 열에 관한 정보와 최대로 가능한 반응진행도를 알 수 있게 한다. 즉, 시간에 관계없이 평형에 도달하였을 때의 상태를 알 수 있는 것이다. 반면, 화학반응공학은 반응이 어떤 속도로 일어나는지, 어떤 인자들이 반응속도에 영향을 주는지, 또한 그들이 주는 영향은 무엇인지를 알 수 있게 한다. 다시 말해 반응속도와 밀접한 연관이 있으며, 이를 바탕으로 반응기의 크기를 결정할 수 있다. 이것이 바로 우리가 이번 실험에서 다루려는 쟁점이다.

실험의 목적은 회분식 반응기에서의 반응속도를 알아내는 것이다. 회분식 반응기는 교반이 잘 된다는 특징을 가지며, 일반적으로 하나의 장치에서 다품종의 제품을 생산하거나 소량 생산에 적합한 액상반응 혹은 기상반응에서의 속도식을 결정하기 위한 실험 등에 주로 쓰인다. 즉, 이번 실험은 화학반응공학을 교반이 잘 되는 회분식 반응기에서 수행하는 것이라고 할 수 있으며, 시간에 따른 반응기의 농도는 전도도 측정을 통해 얻는다. 이를 통해 반응물의 전환율을 얻을 수 있으며, 온도를 다르게 하여 실험함으로써 반응속도상수와 반응속도 식을 결정할 수 있다.

Ⅱ. 이론
2.1 반응속도론
화학반응이 진행하는 속도 즉 반응 속도란 개념은 반응계의 온도, 압력 및 농도 조성 등의 반응조건과 조작 조건과의 관계를 말한다. 이러한 반응속도의 표현은 단위시간, 단위 부피 당 (균일 반응의 경우) 또는 단위 표면적이나 단위질량 당 (불균일 반응의 경우) 반응 물질의 몰수 변화 (감소 또는 증가)로 나타낸다.

반응 속도론에는 5가지 기본적인 사항과 관련된 기능이 있다. 우선 첫째, 반응 기구를 인지하여 반응이 균일 상에서 일어나는 반응인지 비 균일상에서 일어나는 반응인지를 알아내고, 느린 반응인가 빠른 반응인가 즉, 이 반응의 율속단계를 알아본다.

참고자료

· J. M. Smith : Chemical Engineering Kinetics, McGraw Hill 1970 (2nd ed.)
· O. Levenspiel : Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, New york 1972 (2nd ed.)
· H. Kramers, K. R. Westerterp : Elements of Chemical Reactor Design and Operation,ChapmanandHallLtd.,London 1963
· H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall