소개글
"소다회의 가성화"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 소다회의 가성화 실험 목적
1.2. 소다회의 가성화 반응 원리
1.3. 실험 과정 및 결과 분석의 필요성
2. 실험 방법
2.1. 실험 기구 및 시약
2.2. 실험 절차
2.3. 적정 방법 및 계산
3. 실험 결과
3.1. 시간에 따른 NaOH 및 Na2CO3 함량 변화
3.2. 가성화율 계산 결과
4. 결과 분석 및 고찰
4.1. 가성화 반응 메커니즘 분석
4.2. 실험 결과의 해석 및 평가
4.3. 반응 속도와 평형 상태
5. 결론
5.1. 실험 결과 요약
5.2. 소다회 가성화 공정 개선을 위한 제언
5.3. 향후 연구 방향
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 소다회의 가성화 실험 목적
소다회의 가성화 실험 목적은 소다회의 가성화 반응에 있어서 최적농도, 반응차수, 반응속도를 구하고 그 방법을 익히는 것이다. 소다회를 수산화나트륨으로 변화시키는 가성화 반응은 석회가 용해하여 탄산나트륨과 반응하여 탄산칼슘이 침전되고 수산화나트륨이 생성되는 평형반응이다. 소다회의 농도가 낮을수록 가성화율이 높으나, 농도가 너무 낮으면 제품 농축에 필요한 연료비가 많이 들어가므로 변화율과 경제성을 고려해야 한다. 실험과정 및 결과 분석을 통해 가성화 반응 메커니즘, 실험 결과의 해석 및 평가, 반응 속도와 평형 상태 등을 규명할 수 있다.
1.2. 소다회의 가성화 반응 원리
소다회(Na2CO3)를 수산화나트륨(NaOH)으로 변화시키는 가성화 반응이 진행된다. 이 반응은 석회(Ca(OH)2)가 용해되어 탄산나트륨과 반응하여 탄산칼슘(CaCO3) 침전이 생성되고, 수산화나트륨이 생성되는 평형반응이다.
반응식은 다음과 같다. CaO + H2O → Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-
Na2CO3 ↔ 2Na+ + CO32-
Ca2+ + 2OH- + 2Na+ + CO32- → 2NaOH + CaCO3
이때 CaCO3의 용해도가 Ca(OH)2보다 낮기 때문에 반응이 우측으로 진행되어 가성화가 일어난다. 평형상태에서 [Ca2+][OH-]2 = K1, [Ca2+][CO32-] = K2이므로, {[Ca2+] = {K1/[OH-]2} = {K2/[CO32-]}, {K1/K2} = K = [OH-]2/[CO32-]}가 성립한다.
따라서 탄산나트륨의 농도가 낮을수록 가성화율이 높아진다. 하지만 농도가 너무 낮으면 제품 농축에 많은 연료비가 들어가므로 변화율과 경제성을 고려해야 한다.
가성화 반응은 발열반응이므로 온도가 낮을수록 유리하나, 반응속도가 느려지므로 일반적으로 100°C에서 진행된다. 이때 반응속도가 0°C보다 13배 커지며, CaCO3 침전이 조립상으로 되어 분리가 용이해진다. 압력은 반응에 거의 영향을 주지 않는다.
1.3. 실험 과정 및 결과 분석의 필요성
실험 과정 및 결과 분석의 필요성이다. 실험을 통해 소다회의 가성화 반응이 어떻게 진행되는지 확인할 수 있으며, 반응 시간에 따른 NaOH와 Na2CO3 함량 변화, 가성화율 계산 결과 등을 분석할 수 있다. 이를 통해 가성화 반응의 메커니즘, 실험 결과의 해석 및 평가, 반응 속도와 평형 상태 등을 파악할 수 있다. 실험 과정과 결과에 대한 분석은 소다회 가성화 공정 개선을 위한 방향을 제시할 수 있으며, 향후 연구 방향을 모색하는 데 필요하다. 따라서 실험 과정과 결과에 대한 체계적인 분석이 요구된다.
2. 실험 방법
2.1. 실험 기구 및 시약
비이커, 메스실린더, 삼각플라스크, 피펫, 교반기, 물중탕, 유리막대, 뷰렛, 핀셋, 거름종이, 깔대기, 메스플라스크, 스텐드 등의 실험 기구가 사용되었다. 시약으로는 Na2CO3, Ca(OH)2, 페놀프탈레인, 메틸오렌지, 증류수 등이 사용되었다. Na2CO3는 탄산나트륨으로 부르며 소다회라고도 한다. Ca(OH)2는 수산화칼슘으로 생석회라고도 한다. 페놀프탈레인은 산-염기 지시약으로, pH 8.2~10.0 범위에서 붉은색으로 변하며, 메틸오렌지는 pH 3.1~4.4 범위에서 적색으로 변한다. 증류수는 실험 용액 제조에 사용되었다.
2.2. 실험 절차
Na2CO3 35g을 증류수 140ml에 용해하고, Ca(OH)2 40g을 증류수 170ml에 용해한다. 이들 용액을 삼각플라스크에 넣어 물중탕에서 가열하면서 교반한다. 이후 공기 중에 방치하며, 10분, 20분, ...
참고 자료
http://kin.naver.com/browse/db_detail.php?dir_id=110204&docid=29072
http://100.naver.com/100.php?id=96704&cid=AD1057742420807&adflag=1
http://100.naver.com/100.php?id=154174&cid=AD1033036743044&adflag=1
설수덕외 3명, '무기공업화학', 대영사, 1993. P87∼94
최용운외 5명, '무기약품제조학', 동명사, 1987. P62∼73
최규원, '분석화학', 전영사, 1991. P227∼245
실험지침서
① 나가쿠라 사부로, 이화학사전, 5판, 대광서림, 2001
② 김창홍외 5명, 화학대사전, 세화출판사, 2001
③ 김병희, 이화학사전, 한국사전연구사, 2001
④ 손은산, 단위제조공정실험 : 무기편, 동명사, 1978
- 이현호 외 2인, "무기화학합성실험", 도서출판 동화기술
p.329∼335
- 손은산, "단위제조공정실험", 동명사, p.75∼82
- 무기화학연구회편, "무기합성화학"
