물리화학실험 | 반응속도론 - 반응속도에 미치는 온도효과

 

 

 

TIP

 

 

1. 반응속도 상수에 미치는 온도효과를 알아본다 
2. 반응속도 상수-온도 자료로부터 활성화 에너지 계산

 

 

 

화학 반응속도론은 물질이 화학반응을 할때 시간에 따라 변화되는 정도를 정량적으로 기술하는 이론이다.

 

반응 속도 이론에서 구하는 것은 반응 속도 상수, 반응의 활성화 에너지, 반감기, Q10 valuek, k_(T+10)/k_(T), shelf life, 반응 기전 추정 등이다. 반응의 분석방법으로는 기기분석 (UV/VIS spectrophotometer, HPLC, GC, NMR 등), 동위원소법, 정량 분석 등이 있다. 물질의 시간에 따른 변화는 속도 = ±dc/dt(단위 시간 당 농도 변화)로 나타내며 + 는 생성 반응 ,- 는 소모 반응을 나타낸다.

 

methylacetate 의 가수분해반응의 반응식을 표시하면

 

 

질량 작용의 법칙에 따르면 반응 속도는 반응에 관여하는 물질의 분자수를 멱으로하는 반응물의 몰농도 곱에 비례한다

 

 

여기서 k 는 속도상수 (rate constant) 이다.

 

반응차수는 농도항의 지수 합이다. 따라서 위 반응은 2차 반응이다. 그러나 이 반응에서 용매인 물은 과량으로 존재하고 methylacetate 의 양은 비교적 소량이므로 물이 반응에 소모된다 하더라도 그 양은 미미하므로 물의 농도는 거의 일정하다고 할 수 있다.

 

따라서 속도식은 

 

 

여기에서 k´= k [H₂O] 이다. 이 반응을 1차반응 이라고 한다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 1N HCl 100㎖를 항온조에 넣는다.

 

2) 동시에 식초산 메틸 플라스크도 항온조에 넣는다.

 

3) 온도평형에 도달할때까지 기다린다(약15분) 25℃내지 50℃ 버위에서 적당한 속도로 진행한다. 반응이 진행함에 따라 식초산이 생김

 

 

4) 5㎖ 아세트산을 산속에 피펫으로 옮긴다(혼합시간기록) 이때의 시간을 0 으로 잡는다.

 

5) 시간표에 따라 반응 혼합물시료 5㎖씩 꺼낸다.

 

6) 꺼낸 시료를 75㎖ 얼음물에 넣는다.(페놀프탈레인지시약 2～3방울)

 

7) NaOH로 적정한다. 같은 부피의 반응 혼합물 시료를 적정하는데 필요한 염기의 량은 시간과 더불어 증가

25℃ → 12분후 12분마다              35℃ → 6분후 6분마다             45℃ → 3분후 3분마다

 

 

[물리화학실험]반응 속도에 미치는 온도효과 레포트