일반화학실험2 시계 반응 실험 사전 보고서(A+)

소개

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목차

1. Subject: 시계 반응

2. Date&Section:

3. Object: 시계 반응을 이용해서 반응 속도의 차이가 큰 반응 단계가 연속적으로 일어나는 화학 반응의 특성을 알아본다.

4. Theory
1) 반응 메커니즘(reaction mechanism)과 중간체
2) 반응 속도(reaction rate)
3) 반응 속도 결정 단계(rate determining step)
4) 시계 반응(clock reaction)
5) 산화-환원 반응(oxidation-reduction)
6) 화학 진동(chemical oscillation)과 자동 촉매 반응

6. Reagent

7. Procedure

본문내용

3) 반응 속도 결정 단계(rate determining step)
반응이 일련의 단일 단계 반응 과정과 연속적으로 되어있을 때, 반응 속도가 최소인 단일 단계 반응 과정을 속도 결정 단계라고 한다. 여러 단계 반응은 흔히 다른 단계들보다 반응 속도가 훨씬 느린 한 단계를 포함한다. 그러면 전체 반응은 가장 느린 반응 단계의 속도로 일어난다. 반응물은 이 가장 느린 단계의 반응이 진행하는 속도로 생성물이 되기 때문이다. 곧,전체 반응은 반응 경로에서 가장 느린 단계인 속도 결정 단계보다 더 빠르게 진행될 수 없다. 도로의 병목 지점을 통과하는 차량의 수에 의해서 도로 전체의 소통량이 결정되는 것과 같은 경우이다.

4) 시계 반응(clock reaction)
속도 결정 단계가 포함된 메커니즘으로 일어나는 화학 반응 중에서 반응이 시작되고 일정한 시간이 지난 후에 갑자기 용액의 색깔이 변화하는 반응을 시계 반응이라고 한다. 시계 반응은 변색 외에도 침전의 생성 등의 뚜렷한 변화를 일으키는 반응으로, 유도기를 가진 화학 반응의 특수한 경우이다. 색깔이 변하기 전까지는 용액에서 아무런 변화도 느낄 수 없으므로 마치 시계 반응이 없는 자명종 시계와 같아 보인다. 시계 반응에서는 느린 속도로 일어나는 첫 번째 반응에서 생성된 화합물이 빠른 속도로 진행되는 두 번째 반응에 의하여 곧 없어져 버리게 된다. 그러나 반응이 충분히 진행되어서 두 번째 반응에 필요한 반응 물질이 모두 없어진 후에는 첫 번째 반응의 생성물이 용액 속에 그대로 남아서 용액 속에 함께 녹아있는 지시약의 색깔을 변화시키는 역할을 한다.
일반적으로 시계 반응에는 3가지 반응 단계가 필요하다. 첫째 단계에서는 비교적 느린 속도로 반응 중간 물질이 생성되고, 이것이 둘째 단계에서 빠른 속도로 소비된다. 이때 둘째 단계에는 첫째 단계에서 만들어진 생성물이 소량의 한계 물질과 반응한다.

참고자료

· 줌달의 일반화학 제9판, 제12장 화학 반응 속도론(p.572~598), 산화 환원 반응(p.190~193)
· 일반화학실험, 경희대 이과대학-시계 반응(p.17~18)
· 일반화학실험, 화학교재연구회- 화학 진동(p.197)
· 화학대사전-화학 진동
· 화학용어사전, 화학용어사전편찬회-자체촉매 작