반응 속도 실험

소개

반응속도 실험 리포트

목차

1. 실험 목표

2. 원리

본문내용

실험 2. 화학반응 속도
1. 실험 목표
화학반응속도는 농도, 온도, 촉매의 영향을 받는다. 그러므로 농도변화에 따른 반응속도를 측정함으로써 반응속도상수와 반응차수를 결정할 수 있다.
2. 원리
화학반응에 있어서 화학반응의 속도를 정확히 알아내고, 이 반응 속도에 영향을 미칠 수 있는 요인들을 정확하게 알아내는 것 또한 화학에 있어서 매우 중요한 문제 중의 하나이다. 화학 반응의 속도는 온도와 농도에 매우 민감하고, 기체의 반응에 있어서는 압력에 의해 영향을 받는다. 또 이번 실험에서와 같이 촉매의 영향도 매우 크다.
아레니우스는 분자가 충돌하여 반응하려면 충분히 “활성화” 되어야 한다고 생각하여 활성화에너지라는 개념을 만들어 내었다. 이 개념을 두 분자가 충돌하여 일어나는 반응에 적용하여 설명하면 다음과 같다. 반응을 할 두개의 분자가 반응경로를 따라 서로 접근하면 이들 내에 있는 결합이 원래 안정한 형태에서 변형이 일어나기 때문에 반응물의 위치에너지가 증가하게 된다. 이때 반응경로상 가장 불안정한 위치에너지를 가질 때의 반응물을 “활성화된 착물”이라 부르거나 반응물이 “전이상태에 있다”라고 부른다. 이러한 활성화된 착물과 초기 반응물의 위치에너지 차이를 활성화에너지라 부른다. 그러므로 초기 반응물의 운동에너지가 활성화에너지보다 크지 않으면 반응이 일어날 수 없게 된다. 다시말하면 활성화에너지가 클수록 반응속도는 느려지게 된다.
반응 속도는 aA + bB ---> cC + dD의 반응에서 생성물질이 시간에 따라 얼마나 만들어지는가, 또는 반응물질이 얼마나 소모 되는가로 표현할 수 있으며 다음과 같이 쓸 수 있다.
이러한 반응 속도는 반응물질이나 생성물질의 농도가 시간에 따라 어떻게 변하는가를 직접 측정해서 결정한다.
간단한 반응의 경우 반응속도는 반응 물질의 농도에 의존하기 때문에 다음과 같은 속도식으로 표현 할 수 있다.
v = k[A]m[B]n
여기서 k는 속도상수이고, m과 n은 반응차수라고 한다. 반응차수는 반응이 두 분자의 충돌로 반응이 일어나는 것과 같이 단순히 하나의 경로를 통하고 활성화된 착물이 하나일 경우 화학량론적 상수와 연결되어 정수로 표현될 수 있지만 일반적인 반응의 경우 반응은 여러 단계를 거치면서 일어나기 때문에 반응차수는 정수가 되지 않을 수 있다.
이 실험은 초기 농도를 변화시키면서 반응 속도를 측정함으로써 반응 차수를 구하는 실험이다. 이 실험에서는 촉매의 존재하에 과산화수소(H2O2)가 물과 산소로 분해되는 과정의 속도를 측정한다.

참고자료

· 없음