초산에틸의 비누화 반응

소개글

초산 에틸의 비누화 반응

목차

1. 서론
1.1. 반응속도론
1.2. 비누화반응
1.3. 실험목적
2. 실험이론
2.1. 비누화반응
2.2. 반응 속도론
2.2.1. 반응 속도론의 일반론
2.2.2. 반응 속도식의 결정 방법
2.3. Ethyl Acetate의 비누화 반응에 대한 이론식
2.3.1. 실험에서 쓰이는 관계식의 정리
2.3.2. 미분법
2.3.3. 적분법
2.3.3.1. 비가역 단분자형 1차반응
2.3.3.2. 비가역 2분자형 2차반응
2.3.3.3. 비가역 3분자형 3차반응
2.3.3.4. 0차반응
2.3.4. 반감기법
2.4. 반응 속도 상수의 온도 의존성
2.4.1. 열역학으로부터의 온도의존성
2.4.2. 충돌이론으로부터의 온도의존성
2.4.3. 전이상태이론으로부터의 온도의존성
2.4.4. 이론들의 비교
2.4.5. 이론들과 아레니우스 법칙과의 비교
2.5. 반응기의 종류와 특성
2.5.1. the BATCH reactor
2.5.2. the SEMI-BATCH reactor
2.5.3. the CSTR(continuous-stirred tank reactor)
2.5.4. the PFR(plug-flow reactor)
2.6. 적정법
2.6.1. 적정
2.6.2. 역적정
2.6.3. 고정
3. 실험
3.1. 기구 및 장치
3.2. 시약
3.3. 실험 방법
4. 실험 결과
4.1. Raw Data
4.1.1. NaOH 표준용액의 농도 결정
4.1.2. 역적정에 소모된 NaOH의 양
4.2. 결과 계산
4.2.1. 적분법에 의한 계산
4.2.1.1. 적분법의 이론식
4.2.1.2. 적분법에 의한 속도상수
4.2.1.3. 적분법에 의한 활성화 에너지
4.2.2. 미분법에 의한 계산
4.2.2.1. 미분법의 이론식
4.2.2.2. 미분법에 의한 속도상수
4.2.2.3. 미분법에 의한 활성화 에너지
5. 토론
5.1. 결과 분석
5.2. 이론값과의 비교
5.2.1. 속도상수의 비교
5.2.2. 활성화 에너지의 비교
5.3. 오차의 원인
5.3.1. 실험 일반의 오차
5.3.1.1. 적분법의 오차
5.3.1.2. 미분법의 오차
5.3.1.3. 역반응의 오차
5.3.1.4. 일반적인 오차의 원인
5.3.2. 실험 결과의 오차
5.3.2.1. 속도상수의 오차
5.3.2.2. 활성화 에너지의 오차
6. 결론
7. 보고사항
7.1. 미분법에 의한 실험 자료 처리
7.2. 적분법에 의한 실험 자료 처리
7.3. 역반응이 무시될 수 있는지에 대한 검토
7.4. 역적정과 고정산에 대해 조사
7.4.1. 역적정
7.4.2. 고정산
7.5. 온도와 반응 속도간의 관계를 조사
7.6. 회분식 반응기 및 기타 반응기에 대해 조사
7.6.1. the BATCH reactor
7.6.2. the SEMI-BATCH reactor
7.6.3. the CSTR(continuous-stirred tank reactor)
7.6.4. the PFR(plug-flow reactor)
II 그림목차
1. Batch Reactor
2. diagram of CSTR
3. Schematic diagram of saponification of ethyl acetate
4. 20℃에서 역적정에 소모된 NaOH의 양
5. 30℃에서 역적정에 소모된 NaOH의 양
6. 40℃에서 역적정에 소모된 NaOH의 양
7. 20℃에서 NaOH의 농도
8. 30℃에서 NaOH의 농도
9. 40℃에서 NaOH의 농도
10. 20℃에서 속도상수 구하기
11. 30℃에서 속도상수 구하기
12. 40℃에서 속도상수 구하기
13. 적분법에 의한 활성화 에너지
14. 미분법에 의한 20℃의 속도상수
15. 미분법에 의한 30℃의 속도상수
16. 미분법에 의한 40℃의 속도상수
17. 미분법에 의한 활성화에너지
18. 속도상수의 실험값과 이론값의 비교
19. 문헌치의 활성화 에너지 계산
20. 활성화에너지의 이론값과 실험값의 비교
21. 문헌치와 미분법, n=2가정값의 비교
22. 30℃에서 NaOH의 농도 - 역반응 여부
23. 30℃에서의 속도상수 - 역반응 여부
24. 속도상수의 실험값과 이론값의 비교
25. 30℃에서의 속도상수
26. 30℃에서의 속도상수 - modified
27. 속도상수의 실험값과 이론값의 비교
28. 활성화에너지의 이론값과 실험값의 비교
29. 미분법: n=2 에 의한 활성화에너지
30. 활성화에너지의 이론값과 실험값의 비교
31. 30℃에서 NaOH의 농도 - 역반응 여부
32. 30℃에서의 속도상수 - 역반응 여부
33. 속도상수의 실험값과 이론값의 비교
34. Batch Reactor
35. diagram of CSTR
III 표목차
1. 비누화반응의 반응식
2. 미분법 계산을 위한 표
3. 물질 수지식
4. 20℃에서 역적정에 소모된 NaOH의 양
5. 30℃에서 역적정에 소모된 NaOH의 양
6. 40℃에서 역적정에 소모된 NaOH의 양
7. Modified Data-NaOH의 농도
8. Modified Data-NaOH의 1/CA-1/CA0
9. 온도에 따른 활성화에너지를 구하기 위한 표
10. 온도에 따른 활성화에너지
11. 미분법 계산을 위한 표
12. 온도와 시간에 따른 농도와 -(dCA/dt)
13. Modified Data-온도와 시간에 따른 농도와 -(dCA/dt)
14. 온도에 따른 활성화에너지를 구하기 위한 표
15. 미분법의 결과값 정리
16. 미분, 적분법에 의한 실험데이터 분석의 결과 정리
17. 실험의 속도상수 결과값 정리
18. 온도에 따른 속도상수의 문헌치
19. 실험의 활성화에너지 결과 정리
20. 온도에 따른 속도상수의 문헌치
21. 활성화에너지 계산을 위한 표
22. 활성화 에너지의 정리
23. 실험결과의 총정리
24. Modified Data-온도와 시간에 따른 농도와 -(dCA/dt)
25. Modified Data-온도와 시간에 따른 ln k 와 k
26. 미분법, n=2가정값의 비교
27. 비누화반응의 반응식
28. 활성화 에너지의 정리
29. 미분법, n=2가정값의 비교
30. 온도에 따른 활성화에너지를 구하기 위한 표
31. 활성화 에너지의 정리
32. 비누화반응의 반응식
33. 실험결과의 총정리
34. 미분법 계산을 위한 표
35. 물질 수지식

본문내용

IV 요약


이 실험의 목적은 회분식 반응기 내에서 초산 에틸의 비누화 반응을 진행시켜 여러 가지 성질을 관찰하는 것이다. 즉, 이 반응이 2차 반응인가를 알아보고 그 반응 속도 상수를 구하여 보자.

우리가 행한 실험에서는 반응기의 온도는 반응이 진행되는 동안에는 온도가 일정하다고 가정하며 이번 실험에서는 반응물인 NaOH를 염산으로 중화시켜 제거함으로써 반응을 중단시키고, 중화 적정을 통해 남은 염산의 농도를 측정함으로써 시간에 따른 NaOH의 농도를 간접적으로 측정하여 반응 속도를 측정하게 된다.
속도상수의 측정에서 적분법과 미분법을 사용하여 계산하였으며, 온도가 증가함에 따라 속도상수도 증가하는 것을 알 수 있어 아레니우스의 법칙을 따른다는 것을 알 수 있었다. 또한 활성화 에너지의 측정에서 문헌치와 미분법을 이용한 값이 많은 차이를 보이나, 반응차수를 2라고 가정하고 풀면 거의 같은 값을 얻을 수 있었다.
실험의 결과 값의 오차의 원인으로는 많은 이유가 있겠지만, 대표적으로 계산 방법의 한계(특히 미분법), 역반응의 존재 유무, 측정상 오차 발생 유무 등을 들 수 있다.
1. 서 론
1.1. 반응속도론1.1.
반응 속도론은 화학반응의 속도와 그 속도에 영향을 미치는 여러 가지 변수들을 다루는 학문이다. 그 변수로는 온도, 압력, 농도 등이 있다.
반응기를 설계하고 조작하는 데에는 화학반응이 진행되는 동안 반응속도를 지배하는 인자가 무엇이고 이들이 상호간에 어떤 관계를 맺고 있는지를 알아야 한다. 이러한 관계를 정량적으로 표현한 것이 반응속도식이다. 반응속도식은 온도와 농도의 함수로 나타나는데 이번 실험에서는 등온조작이므로 온도의 함수인 k를 상수로 보고 농도와 반응속도의 관계를 통해 k를 구하게 될 것이다.
화학 반응에서 속도는 아주 중요한 의미를 지닌다. 그것은 반응기에서의 농도를 계산하고 각 요소에 따른 전환율 그리고 반응기 자체를 구상하고 설계하는 것에도 큰 역할을 한다. 결국, 화학 반응을 구성하는 기본적인 소반응, 반응이 일어나는 반응기, 반응 물질의 성질 등이 모두 이 반응 속도와 관련이 있다.
batch reactor의 경우에 설계하는 방정식은 다음과 같다. 반응기 안의 물질의 초기 농도를 N이라고 하고 X를 전환률이라고 하면 다음과 같은 식이 성립한다.

참고 자료

․K. J. Ladler, 화학 반응 속도론 (제3판), 탐구당(1991)
․P. W. Atkins, Physical chemistry(5th ed.), Oxford univ(1994)
․O.Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, 2nd ed., John Wiely & sons(1972)
․R. J. Fessenden 外, Organic chemistry (5th ed.), Books/Cole (1994)
․Christian, G. D., Analytical Chemistry, New York: John Wiley & Sons(1997)
․Paul G.Stretcher, The Murk Index, 8th ed, Merk&Co.Inc.(1908)
․H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall
․R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Prentice-Hall(1969)
․이기준, 김우식 共著, “화학반응공학”, 大英社(1984).
․화공 현상 실험 1998학년 2학기 서울대학교 공과대학 응용화학부(1998)