1. 아세톤의 브롬화반응의 반응속도식과 속도상수를 결정한다.
2. 그 속도상수를 이용하여 본 실험의 반응이 0차 반응이 성립되는가를 확인한다.
3. 반응의 활성화 에너지를 두 개 혹은 그 이상의 여러온도에서 얻은 반응속도를 써서 계산한다.
반응속도론
1. 화학 반응 속도의 개념
① 평균반응속도 : 반응물이나 생성물의 농도 변화량을 변화가 일어나는데 걸린 시간으로 나누어 얻는다.
② 순간반응속도 : 어떤 시간에서 무한히 작은 시간 구간(△t)에 대한 △농도의 비로 구한다. 즉, 시간에서의 곡선에 대한 접선의 기울기, 시간에 대한 농도의 미분값이다.
2. 화학 반응 속도의 측정
① 반응 속도가 느린 경우: 반응을 일정하게 진행시킨 다음, 반응이 정지할 정도로 급냉각 시킨다. 이 온도에서는 반응이 거의 진행되지 않으므로 반응물이나 생성물의 농도를 측정하는데 여유시간을 벌 수 있다. 하지만 반응이 빠른 경우, 기체상 혼합물의 경우에는 급냉각 시키기가 어렵다.
② 빛의 흡수 이용: 각 분자마다 다른 파장의 빛을 흡수하는 성질을 이용하는 것이다. 물질 특유의 흡광 파장을 분광광도계로 쪼여서 농도변화를 측정하는 것이다.
3. 반응 속도식
대부분의 화학반응은 정반응과 역반응이 동시에 일어나는 반응이다. 따라서 측정된 농도 변화 즉, 알짜속도는 [정반응 속도-역반응 속도]가 된다. 그런데 대부분의 경우, 반응 초기에 반응물의 농도가 생성물보다 훨씬 크기 때문에 역반응 속도를 무시할 수 있다. 또 실험에서 대부분의 반응이 완결되므로 정반응 속도와 측정 반응속도가 거의 유사하다고 본다.
4. 반응차수
정반응 속도는 반응물의 농도에 의존한다. 따라서 실험적 반응속도는 반응물 농도들의 곱에 비례하고 상수와 함께 식으로 표현할 수 있다. 만약 반응물이 하나인 반응이라면 반응속도 라고 표현할 수 있는데, 지수 n이 반응 차수이고 이는 실험적으로 결정해야만 한다.
① 0차 반응
- 0차 반응은 반응물의 반응속도가 반응물의 농도 [A]에 대해 0차 인 것이다. 즉, 반응속도가 농도에 관계없이 일정한 것이다.
- 적분 속도식과 반감기
② 1차 반응
- 1차 반응은 반응속도가 반응물의 농도 [A]에 대해 1차 인 것으로, 로 표시한다. 1차 반응의 반감기는 반응물의 초기농도에 의존하지 않고 k(반응 속도 상수)에만 의존한다.
- 적분 속도식과 반감기
③ 2차 반응
- 2차 반응은 반응물의 농도 [A]에 대해 2차 인 것으로, 로 표시한다.
- 적분 속도식과 반감기
5. 1차 반응, 2차 반응 적분과정
실험 방법
1. 실험 준비단계
1) 실험시작 하루전에 실험용액 브롬용액을 만든다.
2) 브롬용액은 양에 상관없이 몰비율에 맞추어 만들면 된다.
3) 반 응 식
몰수를 1:5로 맞추는 이유는 산화수에 맞추어야 된다.(산화환원 반응이기 때문에)
2. 실험 절차
1) 분광광도계를 증류수로 0점조정하고 파장은 400㎚에 맞춘다.
2) 항온조에 물 25℃를 맞춘다.
3) 준비된 용액의 흡광도를 각각 측정한다.
4) 우선 B값을 알기 위한 실험을 한다.
5) 브롬농도를 알고있는 세 개의 용액의 흡광도를 측정하여 결정
6) 여기서 위에서 구한 흡광도 값과 C(농도)값을 대입하여 B값의 평균값을 구할 수 있다.
7) 반응속도를 알기위한 실험을 한다.(반응용액)
8) 반응속도는 네가지 다른용액을 써서 실온에서 측정한다.
9) 총 부피가 50㎖가 되도록 증류수를 넣는다
10) 위의 용액을 사용하여 실험을 한다
11) 아세톤과 염산 증류수가 들어있는 용액에 브롬용액을 넣고 시간을 잰다.
12) 반응혼합물을 큐벳에 넣은 다음 분광 광도계에 넣는다.
13) 매분마다 흡광도와 시간을 재서 기록한다.
14) 10번내지 12번 실험치 또는 흡광도가 0.1이하로 떨어질 때까지 측정한다.
[물리화학실험]아세톤의 브롬화 반응 레포트
1. 실험 목적 1.1. 아세톤의 브롬화반응의 반응속도식과 속도상수를 결정한다. 1.2. 그 속도상수를 이용하여 본 실험의 반응이 0차 반응이 성립되는가를 확인한다. 1.3. 반응의 활성화 에너지를 두
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