[A+] 서강대 일반화학실험2 시계 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
시계반응이 나타나는 단계적 화학 반응을 통해 반응속도론에 대한 개념을 이해하고 초기속도법을 활용해 반응 차수를 결정한다.

Theory
화학반응속도론[1]
화학반응에서 반응속도를 중점적으로 연구하는 학문분야이다. 화학반응의 속도측정, 화학반응속도에 영향을 주는 요인, 반응 메커니즘 규명, 반응속도를 예측하고 반응속도를 조절하는 데에 관심을 둔다.
반응속도
화학반응에서 어떤 관심 대상의 단위 시간 동안의 변화량이다. 화학반응에서는 주로 단위 시간 동안 농도의 변화량으로 본다.
화학반응 aA+bB→cC+dD 에서, A, B, C, D 의 평균반응속도는 각각 -∆[A]/∆t,-∆[B]/∆t , ∆[C]/∆t , ∆[D]/∆t 로 표현되며, 화학 양론적으로 -1/a ∆[A]/∆t = -1/b ∆[B]/∆t = 1/c ∆[C]/∆t = 1/d ∆[D]/∆t 의 관계를 갖는다.
평균반응속도에서 ∆t→0로 극한을 취한 것을 시간 t에서 순간반응속도라고 하며, 각각-d[A]/dt,-d[B]/dt, d[C]/dt,(d[D])/dt로 표현된다. 마찬가지로, -1/a d[A]/dt=-1/b d[B]/dt= 1/c d[C]/dt=1/d (d[D])/dt 이 성립한다.
특히, t=0에서의 순간반응속도를 초기반응속도라고 한다. 한편, 평균, 순간, 초기반응속도의 단위는 M/sec이다.
Figure 1은 화학반응에서 어떤 생성물의 농도를 시간에 따라 나타낸 표이다. 시간에 따른 농도의 기울기가 반응속도임을 알 수 있다.

반응속도식
출발물질의 농도와 반응속도 사이의 관계식을 말한다.
화학반응 aA+bB→cC+dD에서 반응속도식은 k[A]^m [B]^n 이며, k는 반응속도상수, m과n는 각각 [A]와 [B]의 차수이고 전체 차수는 (m+n)차이다. 차수 m과n은 균형 화학식의 계수와 무관하고 실험으로 얻어지는 값이다. k는 아레니우스식 k=Ae^(-E_a/RT)(A:충돌요인, Ea:활성화에너지, T:절대온도, R:상수)로 표현되며, 따라서 온도에 영향을 받는다. 한편, 반응 차수는 초기속도법을 이용해 얻을 수 있다.
초기속도법
화학반응 aA+bB→cC+dD에서 반응속도식 k[A]^m [B]^n을 결정해보자.
특정 반응 조건에서 반응 속도를 측정한다.
초기반응속도(1) = k[A]^m [B]^n
다른 조건은 동일하게 하되, A의 농도만 2배를 하여 초기반응속도를 측정한다.

참고 자료

Theodore L.Brown, Bruce E.Bursten, Catherine J.Murphy, Patrick M.Woodward, Matthew W.Stoltzfus, H. EugeneLeMay. Chemistry: The Central Science - 14th Global Edition. Pearson, 2018, pp. 613-624.
대한화학회, 표준일반화학실험, 천문각, 2011, pp. 201-206.