(일반화학실험) 화학반응속도 시계반응 (결과보고서)

목차

Ⅰ. 실험 데이터 및 처리
1. 각 각의 묽힌 용액 A에서 IO3-의 초기 농도를 구하고, 측정한 반응시간 Delta t와 함께 다음의 표에 기록한다. 또한 용액 B에서 HSO3-의 초기 농도를 구한다.
2. [HSO3-]는 값이 매우 작고, 반응에서 완전히 소비된 것으로 가정하면 초기속도법에 의하여 반응속도는 rate=- {d[HSO _{3} ^{-} ]} over {dt} APPROX - {DELTA [HSO _{3} ^{-} ]} over {DELTA t} 로부터 구할 수 있다. 또한 반응차수를 구하기 위하여 ln[IO3-]0와 ln(rate)를 계산한다.
3. ln(rate) vs ln[IO3-]0의 그래프를 그리고 최소자승법(linear least squares)에 의하여 직선의 기울기와 절편을 구한다 (그래프에 직선을 같이 그릴 것).
4. 이때 얻은 직선의 기울기와 절편으로부터 IO3-에 대한 반응차수 n과 겉보기 속도상수 kobs의 값을 구한다.

Ⅱ. 실험 결과에 대한 고찰

Ⅲ. 다음의 질문에 답하시오.
1. Landolt 시계반응에서 녹말은 무슨 역할을 하는가? 또한 황산은 무슨 역할을 하는가?
2. 이번 실험에서는 IO3-에 대한 반응차수만을 결정하였다. HSO3-에 대한 반응차수를 구하려면 어떠한 실험을 해야 하는지 설명해 보라.
3. 일반적으로 화학반응식의 계수(stoichiometric coefficients)와 반응차수(reaction orders)는 서로 같지 않다. 그 이유는 무엇인가?
4. 반응속도에 영향을 미칠 수 있는 요인에는 어떠한 것들이 있는가?

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

화학반응이 시작되고 일정 시간이 지난 뒤에 용액의 갑작스러운 색 변화가 나타나, 반응이 완료되었음을 알려주는 반응을 시계반응이라고 한다. 이번 실험에서는 시계 반응 중 하나인 Landolt iodine 시계반응을 통해 화학 반응 속도를 알아내었다. Landolt iodine 시계반응은 iodate(IO)이온과 bisulfite(HSO)이온의 반응에 기인한 것으로 변화가 완료되면 용액이 푸른색으로 변화한다. 가하는 용액의 부피를 달리하며 변화가 나타나는 시간을 측정하고 측정값들을 바탕으로 하여 초기 속도법을 사용해 화학 반응의 반응 차수를 결정하는 것이 이번 실험의 목표였다.
우선 반응을 일으킬 용액 A, B를 준비한다. 용액 A는 1L의 부피플라스크에 4.28 g의 potassium iodate(KIO)를 넣고 200mL의 증류수로 용해시킨 다음, 눈금까지 증류수를 넣어 만든다. 한편 용액 B는 1L의 비커에 4 g의 녹말을 증류수에 녹이고 용액이 900 mL가 되도록 증류수를 첨가한 후, 0.21 g의 sodiumbisulfite(NaHSO)을 용해시키고 나서 그 용액에 1M HSO를 5 mL를 첨가하여 완성한다. 이렇게 A,B 각 용액을 만든 후, 7개의 비커에 용액 A를 서로 다르게 묽혀 준비한다.

참고 자료

일반화학, Julia Burdge, 청문각, 2017, 538-579
한국 화학물질관리협회, http://www.kcma.or.kr/main/main.asp
“potassium iodate, sodium bisulfite, sodium metabisulfite ”
(실험교재) 화학반응속도-시계반응