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일반화학/[14장] 화학반응 속도론

속도 법칙(rate law)과 반응 차수(reaction order) ☆

by 영원파란 2012. 6. 27.
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속도 법칙(rate law)과 반응 차수(reaction order)

 

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▶ 참고: 제14장 화학 반응 속도론. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/12739 ]

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지난 시간에 정의한 반응 속도는 ‘평균값’임을 알고 있다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2668 )

 

따라서 반응이 일어나는 동안 특정 시간 영역(구간),

가령, 5초~15초, 10초~30초를 선택하여,

그 때의 반응물(생성물) 농도를 측정하면,

반응 속도를 구할 수 있다.

 

 

 

그런데, 대부분의 화학 반응은

반응 초반부에 거의 전부 다 일어나 버린다.

그것도 아주 빠르게...

 

이것은 짝짓기 게임에 비유할 수 있다.

여기 앉아있는 학생들, 박수 1번, 3번, 5번(짝짝 짝짝짝) 하다가,

사회자가 갑자기 “5명씩 짝짓기”라고 외치면,

대부분 짧은 시간 내에 5명씩 짝을 짓고

게임이 끝나는 상황과 비슷하다.

 

 

 

이 때문에, 반응이 진행됨에 따라

① 반응물(생성물)의 농도 변화량이 작기 때문에,

농도 차이를 정확히 측정하는 것이 어렵다.

역반응이 일어날 수 있기 때문에,

농도 측정에 오차가 발생할 수 있다.

---> ‘초기’ 반응 속도 측정.

 

[보충 설명]

같은 10초 구간이라도,

반응 시작 후, 10초와 20초 사이의 농도 변화량은

반응 시작 후, 30초와 40초 사이의 농도 변화량보다

훨씬 크다.

 

 

 

 

[1] 속도 법칙. rate law

> 반응 속도를

속도 상수와 반응물의 농도(초기 농도)로 나타낸 식

 

 

 

 

 

다음 반응, aA + bB → cC + dD 에 대한 속도 법칙은

 

여기서 k(속도 상수), x, y는 반드시 실험을 통해 결정해야 한다.

이론적으로 계산 불가. (아주 중요)

 

 

 

 

[참고] 반응 속도에서의 속도와 속도 법칙에서의 속도

반응 속도에서의 속도는 이론적인 속도이고,

속도 법칙에서의 속도는 그 이론적인 속도의 원리(정의)를 이용하여

실제로 실험을 통해 측정한 속도이다.

즉, 반응물의 처음 농도를 변화시키면서 측정한 속도이다.

 

[표 1]에서, 반응물인 [F2] 또는 [ClO2]의 초기 농도를 달리하면서

각각의 반응에 대해 속도를 측정하였는데,

여기서 나타낸 속도는 시간에 따른 반응물의 농도 감소량 또는

생성물의 농도 증가량을 측정한 것이다.

 

반응 속도에서는 반응물로 속도식을 나타낼 때 (–) 부호를 붙인 반면,

속도 법칙에서 반응물로 속도식을 나타낼 때

(–) 부호를 붙이지 않은 이유(차이)가

위와 같이 두 속도의 성격이 다르기 때문이다.

 

 

 

 

[2] 반응 차수. reaction order

> 속도 법칙에 나타낸 모든 반응물 농도의 지수항의 합

 

 

> 반응 차수는 반드시 실험을 통해 결정해야 한다.

 

 

 

 

[참고] 속도 법칙에서 지수항인 x 및 y는

화학량론 계수와는 무관하다.

---> 반응 차수는 반드시 실험을 통해 결정.

 

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/4122 ] 속도법칙과 속도상수 구하기

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/8429 ] 반응차수 구하기

 

 

 

[ 이어지는 글 https://ywpop.tistory.com/26 ] 반응 차수. 1차 반응

 

 

 

[키워드] 속도 법칙 기준문서, 반응 차수 기준문서, 속도 법칙 사전, 반응 차수 사전

 

 

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