일반화학실험2 예비보고서 실험 20 화학반응속도 - 시계반응 예비보고서

소개글

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목차

1. 실험목표
2. 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험 방법

본문내용

실험목표

1. Landolt iodine 시계반응(clock reaction)의 종료 시점에서 반응 용액의 갑작스러운 색 변화를 통해 반응속도를 측정 하여 반응차수를 결정한다.
2. ln (rate) vs ln [IO3-]0의 그래프의 기울기로부터 반응차수, n을 구할 수 있다.

이론

(1) 반응차수

반응속도와 반응물질 농도와의 관계를 나타낸 반응속도식에서 반응물질 농도항의 지수를 반응차수라고 한다.
화학반응식 A + B → C + D 에서 반응속도는 반응물 A, B의 농도가 작아지는 속도이며, 이는 반응물의 농도에 따라 달라진다. 즉,

(반응속도) = k·[A]^a·[B]^b ( [X] : X의 몰농도, k : 상수 )

로 나타낼 수 있다. 여기서 각 물질농도 항의 지수 a, b는 실험적으로 결정되는 값인데 이를 반응차수라고 한다. 위의 경우, 물질 A에 대해서는 a차 반응이고 물질 B에 대해서는 b차 반응이며, 전체 반응은 (a+b)차 반응이다.

화학반응은 반응차수에 따라 몇 가지로 구분할 수 있다. 반응물질이 A일 때로 예를 들면 다음과 같다.

0차 반응
반응속도가 반응물질의 농도와 무관하게 진행하는 반응이다.

(반응속도) = - Δ[A]/Δt = k[A]^0 = k

[A] = [A]0 - kt ([A]:시간 t가 경과된 시점에서의 농도, [A]0 : 초기 농도 )

여기서 상수 k의 단위는 mol·L^(-1)·s^(-1) (M·s^-1)이고 반응물질의 농도가 처음의 반으로 되는 데 걸리는 시간, 반감기는 [A]0/2k이다.

포스핀의 촉매에 의한 분해, 체내에서의 알코올 분해 등이 0차 반응이다.

1차 반응
반응속도가 반응물질의 농도에 1차적으로 비례하는 반응이다.

(반응속도) = -Δ[A]/Δt = k[A]^1 = k[A]

[A] = [A]0·e^(-kt) 또는 ln[A] = ln[A]0 - kt

상수 k의 단위는 s^(-1) 이고, 반감기는 ln(2)/k ≒ 0.693/k 이다.

참고 자료

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https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2322507&cid=60227&categoryId=60227
(화학양론적 계수, 화학대사전)
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5827683&cid=62802&categoryId=62802
(반응속도 상수, 화학백과)
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2296209&cid=60227&categoryId=60227
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(속도 법칙, 화학백과)
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(반응 메커니즘, 화학백과)
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(반응 속도, 화학백과)
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2304004&cid=60227&categoryId=60227
(요오드산칼륨(아이오딘산칼륨), 화학대사전)
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(아황산수소나트륨, 독성정보)
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1250377&cid=40942&categoryId=32099
(메타중아황산나트륨, 두산백과)
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(황산, 화학백과)