[A+] 서강대 일반화학실험2 촉매 반응 예비+결과 레포트

소개글

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목차

1. Purpose
2. Theory
3. Apparatus & Chemicals
4. Procedure
5. 실험 결과
6. 고찰
7. 참고문헌

본문내용

Purpose
촉매를 사용한 반응을 관찰하여 촉매의 역할과 촉매가 화학반응 메커니즘에 어떤 원리로 참여하는지 이해한다.
Theory
화학반응속도론
반응물에서 생성물로 화학적인 변화가 일어나는 화학반응에서 반응속도는 매우 중요한 요소이다. 반응속도가 너무 느리다면, 얻고자 하는 생성물질 또는 제거하고자 하는 반응물질의 목표량을 채우기 어렵고, 반응속도가 너무 빠르다면, 폭발 등이 발생할 수 있다.
반응속도
반응속도는 단위 시간 동안 생성물 또는 반응물 각각의 농도 변화량이다. 반응속도는 양수로 표현하므로 반응물의 반응속도에는 – 부호를 붙여준다.
화학반응
aA+bB ⇄cC+dD
에서 양적관계를 고려한 반응속도 사이의 관계는 -1/a d[A]/dt=-1/b d[B]/dt= 1/c d[C]/dt=1/d (d[D])/dt로 표현된다.
반응속도식은 출발물질 농도와 반응속도 사이의 관계를 표현한 식으로, v=k[A]m[B]n으로 표현되며, k는 속도상수, m,n은 반응차수로 실험적으로 결정되는 값이다.
반응속도에 영향을 미치는 요인
반응속도에 영향을 미치는 변수에는 반응 물질의 물리적 상태, 농도, 온도, 촉매 작용이 있다.
충돌이론은 화학반응의 속도를 반응물질 사이의 충돌로 설명한다. 반응 물질이 더 많이 충돌할수록 반응속도는 빨라진다. 따라서, 반응물질의 농도가 높을수록 반응물 간 충돌횟수가 증가하므로 반응속도가 빨라진다.
충돌횟수 뿐 아니라 분자가 충돌하는 방향도 화학반응속도에 영향을 미친다.
활성화에너지(Activation energy)는 화학반응이 일어나기 위한 최소한의 에너지를 말한다. Figure 1에서처럼 활성화에너지는 반응이 진행되기 위한 에너지 장벽(언덕)으로 표현된다. 화학반응이 일어나기 위해서는 화학 결합의 신축, 굽힘, 끊기가 요구되는데 충돌이론에서는 이에 필요한 에너지가 분자의 운동에너지에서 기인한다고 가정한다. Figure 2의 볼츠만 분포에서 볼 수 있듯이, 온도가 높아질수록 더 많은 분자가 활성화에너지를 넘어 반응에 참여한다. 따라서 온도가 증가할수록 활성화에너지를 넘는 분자의 수가 많아져 반응속도는 증가한다. 한편, 반응이 진행될 때, 특정한 지점에 이르면 에너지가 가장 높은 상태가 되는데 그 지점에서의 원자 배열을 전이상태(Transition state)라고 한다. 반응물과 전이상태의 에너지 차이가 활성화에너지이다.

참고 자료

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대한화학회. “표준일반화학실험.” 서울: 천문각, 2011, 208-211.
"생활 속의 석유화학이야기 - 석유의 개질과 크래킹." (2020년 11월 6일). GS 칼텍스 미디어 허브. 2013년 8월 9일 수정, https://gscaltexmediahub.com/energy/petrochemistry-in-life-1/.
Figure 2> https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amylase_reaction.png