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화학실험 보고서 - 비누화 반응 실험보고서(예비, 결과리포트)

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작성일18-02-11 12:24

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반응 속도 상수 의 온도의존성은 보통 Arrhenius equation으로 나타낸다. 그러나 순수한 반응물에서 스타트되는 반응 초기에는 반응물의 농도가 생성물보다 훨씬 크기 때문에 역반응 속도는 무시 할 수 있다 더욱이 많은 반응은 완결되므로 (K≫1) 실제의 정반응 속도마이 어느 정도 크기가 된다

반응 속도식은 계내의 각 물지릉 농도와 온도등의 영향을 받는다. 즉, 측정(measurement)된 농도 변화는 단순히 정반응 속도가 아니라 알짜 반응 속도인 것이다. 반응성분(成分) 농도의 미세 변화를 측정(measurement)하고, 적분법 또는 미분법에 의해 해석한다.

본 실험의 반응식은 다음과 같다. 그러면 시간에 대한 농도의 다른 형태의 식이 나오는데 여기에 나오는 변수들은 다 실험을 통해 이미 얻은 값이므로 그래프를 그려보고 기울기가 직선에 잘 부합된다면 이 기울기로부터 속도상수를 구한다.
γ〓
: 성분(成分) A와 B의 농도 (mol/vol)
: 농도 기준의 반응 속도 상수 (mol/vol?t)
α, β : 반응 차수

α, β는 각 성분(成分) A와 B의 반응…(투비컨티뉴드 ) 차수이고, n〓α+β는 반응 전체의 반응차수이다.
CH3COOC3H5 + NaOH k1?k2 CH3COONa + C2H5OH (1)

이 반응이 가역이고 2차 반응이라 가정한다면, 반응 속도 식은

(2)


위 식에서,
N : 임의 시간에 반응기 내에 존재하는 초산에틸의 몰수
V : 반응 혼합물의 부피
k1, k2 : 반응 속도 정수
a : 초산에틸의 몰랄 농도
b : NaOH의 몰랄 농도
c
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다. 반응차수는 실험에 의해 결정된다 반응물(reactant)의 반응 속도는 (-)이고, 생성물(product)의 반응 속도는 (+)이다.

② 회분식 반응기의 데이터를 해석하는 방법에는 반응시간에 따른 농도의 데이터를 적분법과 미분법의 두 가지 형태로 해석함으로서 반응차수와 속도상수를 구할 수 있다

⑴ 적분법


적분법을 사용하려면 먼저 반응차수를 가정하고 회분계를 설계하는데 사용되는 미분형태의 반응속도 식을 적분한다.

A : 빈도 인자
E : 활성화 에터지 (J/mol), (cal/mol)
R : 기체상수
T : 절대온도 (K)

A는 온도에 의존하지 않으므로 식을 변형하면, 이 되고, 이 식에 서 와 를 Plot하여 활성화 에너지 E와 반도인자 A를 구하는 것이 가능하다. 그리하여 반응속도식을 추정할 수 있다

★ 이 론

이 실험의 반응의 반응식은 다음과 같다
CH3COOC3H5 + NaOH ? CH3COONa + C2H5O



① aA + bB → cC + dD의 반응에서 반응속도 γ는 다음과 같이 표현된다

γ 〓
1
?
dN

V
dt


체적당 화학반응에 의한 변화몰수
반응계체적 × 시간

N : 임의 시간에 반응기 내에 존재하는 초산에틸의 몰수
V : 반응 혼합물의 부피

화학 평형에서는 정반응과 역반응이 모두 일어날 수 있다
생성물이 형성된 후 이들이 다시 반응해서 원래의 생성물로 되돌아 갈 수 있으므로 알짜 반응 속도는 ‘정반응 속도’에서 ‘역반응 속도’를 뺀 것이다.


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설명


비누화 반응 실험 레포트(report)

★ 실험 목적

NaOH와 초산 에틸을 회분식 반응기에서 반응하도록 하여 이 반응이 실제 2차 반응인가를 알아 보고, 이 반응에대한 속도정수를 계산한다.
본 실험에서는 고정된 온도(25℃)에서의 농도 의존성만을 고려하고, 실험정보를 얻는 장치를 회분식 반응기로 하여 각 시간에 따른 반응물의 양을 측정(measurement)한다.

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