연속교반액상 반응기(CSTR)을 이용한 반응 속도식 측정

소개글

연속교반액상 반응기(CSTR)을 이용한 반응 속도식 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험일자

3. 실험목적

4. 실험이론
(1) 반응기의 종류:
(2)반응 속도식의 정의:
(3)Mole balance를 이용한 반응 속도식의 유도
(4)반응 속도식 측정 방법
-적분법, 미분법

5. 참고문헌

본문내용

액의 수소 이온 농도에 관 련 된 전위가 발생. pH측정의 표준
안티몬 전극: 불산과 같이 유리 전극을 쓸 수 없는 경우에 제한적으로 사용.
유리전극 : 가장 널리 사용되는 방법
-pH 측정원리
Nernst Equation U = U0 + (2.303*RT/zi*F) logai = U0 + UN logai ]
이온 및 온도에 따른 Nernst slope
-유리전극의 구조 (glasselectrode)
막전극(막전위)의 일종. 글라스전극이라고도 한다.
주로 p H의 전기화학적 측정에 쓰인다. 수소이온농도가 각각 CA및 CB인 2종류의 용액 A와 B를 얇은 유리막을 사이에 두고 접촉시키면 두 용액 사이에 전위차 E가 생긴다. 이 전위차와 CA 및 CB의 사이에는 E=a+b log(CA/CB)(a,b는 온도·압력·전극의 종류 등에 의해 정해지는 상수)의 관계가 성립된다. 따라서 만일 CA를 이미 알고 있다면 E의 측정값으로부터 CB를 알 수 있다.
유리전극의 구조는 〔그림〕에 표시한 것처럼 끝에 유리막을 부착한 유리관 속에 농도를 알고 있는 염산수용액을 넣고, 그 안에 은―염화은전극이나 칼로멜전극을 삽입한 것이다. 실제로 p H를 측정하려면 〔그림〕에 표시했듯이 유리전극과 적당한 기준전극을 피측정용액 속에 삽입하여 전지(電池)를 만들고, 그 기전력을 내부저항이 높은 전압계나 전위차계로 측정한다.
이 목적에 사용하는 유러전극은 그 전위차 E가 수소이온농도만의 함수이며 다른 공존물질과는 관계가 없다는 것과(수소이온선택성이 높다), 또한 유리막의 전기저항이 되도록 낮고 기계적으로 튼튼하다는 것이 중요하다.
이들 조건을 만족시키기 위해 유리 조성 등에 많은 연구를 하고 있다.
유리전극에 의한 p H측정법의 이점은 다음과 같다.
① 측정할 수 있는 p H범위가 넓고
② 피측정 용액이 착색되어 있거나, 현탁한 콜로이드 상태라도 상관이 없으며
③ 극히 소형의 튼튼한 유리전극이 개발되었으므로 생체 내 조직의 p H 등도 측정할 수 있다. 또한 최근에는 수소이온에 응답하는 것 이외에 나트륨이온이나 리튬이온 등에 특이적 선택성을 가진 유리전극도 실용화되고 있다.
-pH Calibration
pH 표준용액
· pH 4.00 (25℃): Potassium hydrogen phthalate 10.21 g/l
· pH 6.86 (25℃): Potassium dihydrogen phosphate 3.4 g + sodium phosphate 3.55 g/l
온도에 따른 pH의 변화 (Metrohm Buffer)
Assymmetric Potential
유리 전극의 내, 외부의 비대칭성으로 나타내는 편차(±30mV이내)
Nernst slop ( = Relative slop)
(0.95 ≤S ≤1.03)
-pH측정시 유의사항
·pH 보정시 - 온도보정(측정시료의 온도와 동일한 온도로 보정) - buffer series선택
·시료에 따른 적절한 전극 system 선택
·적절한 전극의 세척 및 보관
-전도도 측정 (Conductivity)
전류를 이동시키기 위해 두 개의 전극사이에 가해진 전기장에서 전해질용액의 이온전달능력
AC 에 의한 저항값을 측정하여 전도도로 계산
-Ohm'law
R=U/I U : 전압 I : 전류
-Conductance G = 1/R(siemens =1/ )
-Conductinity K = G*Kc
Kc: cell constant ( L/A cm-1)
K = A*C / 1000
A : equivalent conductivity
C : Equivalent amount of substance conc.
전도도 단위 : US/cm, S/cm
-Cell constant : 전극사이의 거리/전극의 면적 (1/cm)
-Temperature Coefficient
측정온도에서의 전도도를 기준온도의 전도도로 전환시키는 온도 계수 (%/℃)
- 용액의 전도도에 영향을 주는 요인
:용액 중 이온의 양 - 이온의 종류 - 용매의 극성 -온도
-전도도 cell의 선택 전도도가 높을수록 cell constant가 큰 cell을 선택
(6)지시약
흔히 사용하는 지시약 중에는 페놀프탈레인이 있다. 이 커다란 유기산 분자의 산 형태는 무색이다. 그 짝산의 형태는 분홍색이다. 페놀프탈레인의 pKIn 값은 9.4이며 따라서 종말점은 약간 염기성의 용액이 된다. 무색에서 분홍색으로의 변화는 pH=8.2에서 시작되고 pH=10 이전에 끝난다. 또 다른 잘 알려진 지시약인 리트머스는 pKIn = 6.5 이다.pH＜5 일 때 붉은색이고 pH＞8 일 때 푸른색이다. 자연에 존재하는 지시약도 많이 있다. 붉은 양귀비와 푸른 수레 국화의 색깔들은 한 가지 화합물에서 온다. 두 식물에서 수액의 pH가 서로 다른 것이다. 수국의 색도 역시 수액의 산성도에 의존하며 흙의 산도를 바탕으로써 조절이 가능하다. 예를 들어 토양이 산성인 화산지대에서 자란 수국은 파란색을 띈다. 석회 성분이 많은 토양에서 자란 수국은 분홍색이다.
종말점이 적정의 당량점에 가까운 지시약을 선택하는 것이 중요하다.
실제로 지시약의 pKIn는 적정의 당량점에서 1pH 단위 이내에 있어야 한다.
pKIn pH (당량점)±1
페놀프탈레인은 약산을 강염기로 적정하는 경우와 같이 당량점이 pH=9 부근인 적정에 사용될 수 있다. 메틸 오렌지는 pH = 3.2 와 pH = 4.4 사이에서 색이 변하며 약염기를 강산으로 적정하는 경우에 사용할 수 있다. 이상적으로는 강산-강염기 적정의 지시약은 종말점이 pH = 7 근처이어야 한다.그러나 강산-강염기 적정의 pH는 여러 pH 단위를 급격히 변화하며 페놀프탈레인도 사용할 수 있다.
5.참고문헌
1)Chemical Reaction Engnieering, Octave Levenspiel. 2003. wiley
2)분석화학 (전정판)”, 최규원, 박영사, 1985.
3)화학반응공학 ,김상환 외 1인 공역, 사이텍 미디어, 2000
4)화학공정제어 ,유민수 외 3인 공역, 희중당, 1986
5)반응 공학", 장현태 외 3인 공역, 동화기술, 1999

키워드

산염기측정,   미분법,   적분법,   CSTR,   PFR,   MFR,   반응기