반응속도 실험 예비보고서 작성 가이드

반응공학의 출발점은 속도식 r = k f(C)와 속도상수의 온도 의존성이다. 학부에서는 보통 에틸아세테이트의 알칼리 가수분해(ester saponification) 또는 과산화수소 분해 반응을 사용해 회분반응기에서 시간에 따른 농도 변화를 측정한다. 예비보고서에서는 미분법과 적분법으로 반응차수를 결정하는 두 절차를 모두 정리하고, 어떤 양을 측정해 농도로 환산할지 명시한다.

• — 회분 반응기(자켓 비커, 자기 교반기)
• — 항온순환수조(±0.5°C)
• — 전도도계 또는 적정 장비
• — 스톱워치, 피펫, 메스플라스크

1. 1.0.02 M NaOH와 0.02 M 에틸아세테이트를 각각 항온수조에서 30분 이상 안정화한다.
2. 2.반응기에 NaOH를 먼저 넣고 교반을 시작한 뒤, 에틸아세테이트를 동시에 투입하면서 스톱워치를 누른다.
3. 3.0, 30, 60, 120, 240, 480 초 등에서 전기전도도를 기록한다.
4. 4.온도를 25, 30, 35, 40°C로 바꿔 동일 절차를 반복한다.

전도도 데이터를 전환율 x로 환산하고, 등몰 이차 반응 가정에서 1/(1–x) – 1 = k C_A0 t 직선을 그린다. 직선의 기울기에서 k(T)를 구하고, ln k vs 1/T로 활성화 에너지를 산출한다. 가정 차수에 대한 적합도(R²)를 보고서에 표로 제시한다.

• — 초기 농도를 정확히 동일하게 맞추지 않고 등몰 가정을 적용하는 것
• — 반응 시작 시점을 모호하게 두는 것 (혼합 시점 = t=0 명확화)
• — 온도 상승 후 안정화 시간을 충분히 두지 않는 것
• — Arrhenius 직선을 그릴 때 절대온도가 아닌 섭씨를 쓰는 것

본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.

1. [1]Fogler, H.S. — Elements of Chemical Reaction Engineering, 5th ed., Prentice Hall, 2016
2. [2]Atkins, P., de Paula, J., Keeler, J. — Physical Chemistry, 11th ed., Oxford University Press, 2018

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