반응 속도론반응 속도론반응 속도에 미치는 온도효과반응 속도에 미치는 온도효과

77 조 김 상선조 김 상선 우 희명우 희명 박 종혁박 종혁 박 주균박 주균

목 차목 차 실험 목적실험 목적실험 이론실험 이론실험 방법실험 방법기구 및 시약기구 및 시약실험 결과실험 결과토의 사항토의 사항실험 주의사항실험 주의사항참고문헌참고문헌

목 적목 적 반응 속도 상수에 미치는 온도효과를 공부반응 속도 상수에 미치는 온도효과를 공부 반응속도 상수반응속도 상수 -- 온도 자료로부터 활성화 온도 자료로부터 활성화

에너지 계산에너지 계산

실험 이론실험 이론 반응 속도반응 속도 : : 단위 시간 동안 반응 물질이나 생성 단위 시간 동안 반응 물질이나 생성

물질의 변화량물질의 변화량

반응속도반응속도 == 반응물질의 농도 감소량반응물질의 농도 감소량 // 일정시간일정시간

반응속도에 영향을 주는 인자반응속도에 영향을 주는 인자 ⓐⓐ 반응물의 화학적 특성반응물의 화학적 특성 ⓑ ⓑ 반응물의 농도반응물의 농도 Ⓒ Ⓒ 촉 매촉 매 Ⓓ Ⓓ 활성화 에너지활성화 에너지 Ⓔ Ⓔ 온 도온 도

반응 속도에 관한 이론반응 속도에 관한 이론 -- 반응속도가 반응속도가 10℃ 10℃ 오를 때마다 약 오를 때마다 약 2~32~3 배 배 증가증가

빠른 반응 빠른 반응 : : 폭발폭발 , , 연소연소 , , 이온간의 반응이온간의 반응 ((침전반응침전반응 , , 중화반응중화반응 ))

느린 반응 느린 반응 : : 철이 녹스는 현상철이 녹스는 현상 , , 석회암 동굴에 석회암 동굴에 종유석과 석순이 생성종유석과 석순이 생성 , , 옷의 색이 바래는 현상옷의 색이 바래는 현상

촉매와 활성화에너지촉매와 활성화에너지부촉매

정촉매

A+B

C+D

반응경로

에너지

아레니우스식아레니우스식

위의식에 자연대수를 취하면위의식에 자연대수를 취하면

자연대수를 취한식과 직선방정식을 비교

아레니우스식 유도아레니우스식 유도

유효충돌분자

활성화에너지 운동에너지

분자수

위의 그래프에서 노란면을 충돌 분율위의 그래프에서 노란면을 충돌 분율 (f)(f) 이라한다이라한다 . .

입체인자를 입체인자를 pp 라한다라한다 .. 충돌빈수 상수를 충돌빈수 상수를 ZZ 라한다라한다 .. 속도속도 =p*Z*f[A][B]=p*Z*f[A][B] P*ZP*Z 를 를 AA 로 치환로 치환 (( 상수로 취급상수로 취급 )) K=AeK=Ae-Ea/RT-Ea/RT

00 차 반응 차 반응 :: 반응물의 농도에 무관한 속도법칙반응물의 농도에 무관한 속도법칙 반응 속도반응 속도 = k(= k( 속도 상수속도 상수 )) 11 차 반응 차 반응 : : 일반적인 반응일반적인 반응 22 차 반응 차 반응 : : 반응속도가 반응물의 농도의 제 반응속도가 반응물의 농도의 제

곱에 비례 곱에 비례 반감기 반감기 : : 반응물이 절반으로 줄어드는데 반응물이 절반으로 줄어드는데

걸리는 시간 걸리는 시간

11 차 반응에서 농도와 시간차 반응에서 농도와 시간

11 차 반응의 반감기차 반응의 반감기 *1*1 차 반응에서 반감기는 일정차 반응에서 반감기는 일정 → →11 차 반응의 반감기는 반응물의 차 반응의 반감기는 반응물의

초기농도에 영향을 받지 않음초기농도에 영향을 받지 않음

기구 및 시약기구 및 시약 유리마개달린 유리마개달린 250ml 250ml

삼각플라스크 삼각플라스크 33 개개 5ml 5ml 부피특정 피펫 부피특정 피펫 33

개개 적정용 뷰렛적정용 뷰렛 플라스크플라스크 받침대 및 클램프받침대 및 클램프 자석 교반기자석 교반기 시계시계

1N-HCl 300ml1N-HCl 300ml 페놀프탈레인지시약 페놀프탈레인지시약 0.2N-NaOH 1L0.2N-NaOH 1L 식초산 메틸 식초산 메틸 5ml5ml

실험 방법실험 방법

1.1N HCl 100ml1.1N HCl 100ml 를 항온조에 넣는다를 항온조에 넣는다 .. 2. 2. 동시에 아세트산 메틸 플라스크도 동시에 아세트산 메틸 플라스크도

항온조에 넣는다항온조에 넣는다 .(5ml).(5ml) 3. 3. 온도평형에 도달할 때까지 기다린다온도평형에 도달할 때까지 기다린다 ..

(( 약약 1515 분분 )) 4. 5ml 4. 5ml 아세트산을 산속에 피펫으로 아세트산을 산속에 피펫으로

옮긴다옮긴다 .<.< 혼합시간기록혼합시간기록 >>

5. 5. 시간표에 따라 반응 혼합물시료 시간표에 따라 반응 혼합물시료 5ml5ml씩 꺼낸다씩 꺼낸다 ..

6. 6. 꺼낸 시료를 꺼낸 시료를 75ml 75ml 얼음물에 넣는다얼음물에 넣는다 .. (( 페놀프탈레인지시약 페놀프탈레인지시약 2~32~3 방울방울 )) 7. NaOH7. NaOH 로 적정한다로 적정한다 .. 25℃→1025℃→10 분 후 분 후 1515 분마다분마다 35℃→ 535℃→ 5 분 후 분 후 1010 분마다분마다 45℃→ 545℃→ 5 분 후 분 후 88 분마다분마다

실험 주의사항 실험 주의사항

시간간격엄수 시간간격엄수 온도유지온도유지 플라스크의 마개를 꼭 막아야 한다플라스크의 마개를 꼭 막아야 한다 .. 정확한 기록 정확한 기록

실험 결과실험 결과 {25℃} 10→(0.2*24.2/5) – 0.95= 0.018

2.303*log(0.018/0.018)=0

25→(0.2*26.7/5) – 0.95= 0.118

2.303*log(0.118/0.018)=1.87

40→(0.2*29.4/5) – 0.95= 0.226

2.303*log(0.226/0.018)=2.5

( 같은 방법으로 속도를 구한다 .)

시간시간 (( 분분 )) 1010 2525 4040 5555 7070 8585 100100 115115

적정량적정량 (ml)(ml) 24.224.2 26.726.7 29.429.4 34.834.8 40.540.5 4141 41.441.4 42.542.5

농 도농 도 (N)(N) 0.0180.018 0.1180.118 0.2260.226 0.4420.442 0.670.67 0.690.69 0.7060.706 0.750.75

Y=0.03087x+0.8471825℃

시 간 ( 분 )

시간시간 (( 분분 )) 66 1616 2626 3636 4646 5656 66

적정량적정량 (ml)(ml) 27.127.1 29.629.6 3030 3232 34.534.5 35.335.3 39.239.2

농 도농 도 (N)(N) 0.1340.134 0.2340.234 0.250.25 0.330.33 0.430.43 0.4620.462 0.6180.618

{35℃} 6→(0.2*27.1/5) – 0.95=0.134

2.303*log(0.134/0.134)=0

16→(0.2*29.6/5) – 0.95=0.234

2.303*log(0.234/0.134)=0.5

26→(0.2*30/5) – 0.95=0.25

2.303*log(0.25/0.134)=0.62

( 같은 방법으로 속도를 구한다 .)

Y=0.00746x+0.08269

35℃

시 간 ( 분 )

시간시간 (( 분분 )) 55 1313 2121 2929 3737 4545 5353 6161

적정량적정량 (ml)(ml) 2626 2727 2828 32.132.1 38.538.5 4242 42.742.7 44.444.4

농 도농 도 (N)(N) 0.090.09 0.130.13 0.170.17 0.3340.334 0.590.59 0.730.73 0.7580.758 0.8260.826

{45℃} 5→(0.2*26/5) – 0.95=0.09

2.303*log(0.09/0.09)=0

13→(0.2*27/5) – 0.95= 0.13

2.303*log(0.13/0.09)=0.36

21→(0.2*28/5) – 0.95=0.17

2.303*log(0.17/0.09)=0.63

( 같은 방법으로 속도를 구한다 .)

y=0.04332x-0.1157645℃

시 간 ( 분 )

1/T

활성화 에너지 (Ea)

Y=-1182.17661X+0

lnk

활성화 에너지활성화 에너지 (Ea)(Ea)

Ea=8.314J/Kmol*1182.1766

=9828J/Kmol

초기농도 변화 값

Y=0.01971x25℃

Y=0.01989x35℃

45℃Y=0.04161x

Y=-45.04505x

활성화 에너지활성화 에너지

기울기기울기 =-Ea/R=-Ea/R

Ea=-{8.314*(-45.04)}Ea=-{8.314*(-45.04)}

374.5J/Kmol374.5J/Kmol

참고 문헌참고 문헌 1.1. 일반화학일반화학 // 진영사진영사 // 한인섭외공역한인섭외공역 (558(558

~613)~613) 2. 2. 물리화학 실험 , 이익춘 외 2 인 ,

심구당 , 1994 3.3. 강릉대 과학 영재교육센타강릉대 과학 영재교육센타 (27~31)(27~31) 4.4. 물리화학 물리화학 ,, 탐구당 탐구당 G.G.

W.Castellan(769~783)W.Castellan(769~783) 5.http://yscenter.hs.kr/tmp/file/115.http://yscenter.hs.kr/tmp/file/11