[일반화학실험]속도 결정과 활성화 에너지

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 사항

본문내용

실험 이론 및 원리
실험 배경
초기 속도를 측정하려면 아주 짧은 시간 동안에 일어난 적은 농도변화를 측정해야한다.
때때로 이러한 변화량은 실험으로 계산하기 어려울 때가 많다.
그렇기 때문에 화학종의 농도를 시간의 함수로 나타낼 수 있는 적분 속도식, 또는 적분 속도 법칙을 이용하면 편리하다.
이는 전체 반응 차수에 따라 계산 방법이 달라지지만 일차 반응에 대해서만 알아보았다.
water bath에 상온정도의 물을 준비해서 0.1M NaOH 10㎖와 2.5×M crystal violet 10㎖를 각각 담은 100㎖비커를 Water bath에 넣고 비커속 용액의 온도와 물의 온도가 같아지도록 1분 동안 그대로 둔뒤 용액의 온도를 재었다.
그뒤 큐벳에 용액을 담고 칼리미터에 넣은 뒤 콜렉트를 클릭하고 데이터를 1분간 수집하였다. 흡광도의 시간에 대한 그래프가 그려졌다.
여기서 y축인 흡광도를 ln흡광도로 바꿔 주어서 기울기로 속도 상수를 구할수 있었다.
이렇게 온도를 약 5도씩 내려서 총 4번을 반복했다.
k = A 아레니우스 방정식으로 보아 속도상수는 온도가 높을수록 높을텐데 첫 번째 측정과 두 번째 측정에서 k를 보면 그것을 만족하지 못했다. 그 이유를 모르겠다.
그 뒤 새로 그래프를 만들어 4개의 온도, 4개의 속도 상수k의 값들을 입력하고 ln k vs 1/T 그래프를 그려보니 5번 측정결과 E에있는 그래프가 나왔다.
아레니우스 식 양변에 로그를 취해 적절히 변형 해보면 이 직선그래프가 lnk=lnA-Ea/RT 꼴임을 알수있다.
찾고자 하는것이 활성화 에너지니까 기울기인 -Ea/R에 -R을 곱해주면 Ea를 구할수 있었다.
본 실험은 CV와 NaOH를 반응 시켜 반응속도와 속도상수에 대한 온도의 영향을 관찰하고 이 반응의 활성화E를 구하는 실험이었다. 반응속도와 속도상수에 대한 온도의 영향은 우선 반응속도와 온도의 관계를 보면, 온도 증가 → 에너지가 큰 입자수 증가 → 활성화E보다 큰 E를 갖는 입자수 증가 → 유효충돌 증가 → 반응속도 증가 의 관계를 가지고 있다.

참고 자료

일반화학2 제 5판, 자유아카데미, Brady, Senese, Jespersen p.588