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실험1화학반응속도 다운받기

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실험1화학반응속도

실험1화학반응속도

실험 1. 화학 반응 속도

1. 실험 목표 화학 반응의 속도식을 나타내는데 필요한 반응 차수와 속도 상수를 실험적으로 결정한다.

반응 속도식과 반응 속도 상수를 이해 하고 화학 반응 속도와 반응물의 순간 농도간의 관계를 정리한다.

2. 반응 메커니즘

3. 반응 속도식 :

4. 결과 값

양

A실험

B 실험

C 실험

2

0

0

0

4

12.4

6.7

7.1

6

24

11.8

12.6

8

33

16.6

17.6

10

42.1

20.8

21.9

12

51.3

24.8

26.2

14

59.2

28.4

30.1

구간별

평균값

9.96

4.73

5.02

5.실험사진

위사진: 반응전, 아래(좌): 반응 후 , 아래(우): 반응 후 시간이 흐른 뒤

6.결과분석

2mL 속의 분자 수(실온을 24.5도라 가정)

이므로

속도 v

실험 A

실험 ...실험 1. 화학 반응 속도

1. 실험 목표 화학 반응의 속도식을 나타내는데 필요한 반응 차수와 속도 상수를 실험적으로 결정한다.

반응 속도식과 반응 속도 상수를 이해 하고 화학 반응 속도와 반응물의 순간 농도간의 관계를 정리한다.

2. 반응 메커니즘

3. 반응 속도식 :

4. 결과 값

양

A실험

B 실험

C 실험

2

0

0

0

4

12.4

6.7

7.1

6

24

11.8

12.6

8

33

16.6

17.6

10

42.1

20.8

21.9

12

51.3

24.8

26.2

14

59.2

28.4

30.1

구간별

평균값

9.96

4.73

5.02

5.실험사진

위사진: 반응전, 아래(좌): 반응 후 , 아래(우): 반응 후 시간이 흐른 뒤

6.결과분석

2mL 속의 분자 수(실온을 24.5도라 가정)

이므로

속도 v

실험 A

실험 B

실험 C

평균

평균

평균

mol/s

8.2x10^-6

1.73x10^-5

1.63x10^-5

mol/Ls

4.1x10^-3

8.65x10^-3

8.15x10^-3

각 실험의 M 값

M 농도

실험 A

실험 B

실험 C

,

실험 B ÷ 실험 A =

실험 C ÷ 실험 A =

반응 차수

2.11

1.99

m= 약 1

n= 약 1

k= 16.73 , 17.65 , 16.63 (순서대로 실험 A,B,C에서의 각각의 k 값)

5. 토의

속도에 영향을 미치는 요인 으로는 온도와 농도 등이 있다. 이번 실험에서 온도는 맞추어 주었으므로 실험에서 속도에 가장 큰 영향을 미친 요소는 농도이다 증류수를 제외한 두 물질 모두 m값과 n값이 1이 나왔다. 이 m 값과 n 값 또한 속도에 영항을 미친다. 이는 , 이 식으로도 알 수 있다.

증류수의 양은 전체의 농도를 조절했다고 보면 속도에 기여했지만 증류수 자체의 속도에 기여함은 없다.

실험에 오류가 있다면 이유는 다음과 같다고 생각한다.

첫 번째, 실험 과정에서 산소기체가 너무 빠르게 발생하여 압력을 일정하게 맞춰주지 못하였을 경우이다.

두 번째로 기체부피 측정 장치에 들어가는 물을 산소로 포화되지 않았울 경우 실험 과정 중 물속으로 산소가 녹음으로 인해 각 실험에서의 시간이 원래 나와야 하는 시간 값과 차이를 갖게 되고 이로인해 결과값의 오류가 생길 수 있다.

세 번째로 교반기가 작동함으로써 열이 발생할 수 가 있기 때문에 이로인해 오류가 이론적인 결과값과 다른 값이 나올 수 있다.

실험A 이후 반응한 용액을 시간이 지나도록 두었더니 색이 원래 주황색으로 돌아옴을 알 수 있었다.

n차 반응에 대해 알아 보기 위해 화학 반응에 대해서 정의와 예시를 조사해 보았다.

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 molL-1s-1 (Ms-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]0e-kt 또는 ln[A] = ln[A]0 kt

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

[2차 반응]

화학반응 A → P 에서 반응 속도가 반응물질 A 농도의 제곱에 비례하는 반응이다.

(반응속도) = -Δ[A]/Δt = k[A]2

1/[A] = 1/[A]0 + kt

상수 k의 단위는 Lmol-1s-1 (M-1s-1) 이고, 반감기는 1/(k[A]0)이다. 이론적으로 3차 이상의 반응도 생각할 수 있으나 실제로 그런 반응은 매우 적기 때문에 다루지 않는다.

출처: [네이버 지식백과] 반응차수 [order of reaction, 反應次數] (두산백과)

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