[공학화학실험] 화학 반응속도, 반응차수 결정 실험 보고서

소개

"[공학화학실험] 화학 반응속도, 반응차수 결정 실험 보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 주제
2. 실험 원리
3. 실험 과정
4. 실험 결과
5. 고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 주제
적으로 결정되는 화학 반
2. 실험 원리
* 속도 법칙 (rate law): 실험적으로 결정되는 화학 반응의 속도와 반응물의 농도 사이의 상관관계이며, 농도에 관계없이 일정한 값을 갖는 반응 속도 상수 k (rate constant)와 반응물 농도 항의 곱으로 주어진다.

* 초기 반응속도법 (initial rate): 초기 반응 속도는 반응이 시작한 바로 직후 측정한 순간 속도를 말한다. 이때 반응물의 초기 농도가 거의 변하지 않은 조건이기에 반응 속도를 초기 속도로 정한다.

v (속도) = k [A의 농도]m[B의 농도]n

이때 m, n을 반응 차수 (reaction order)라고 부른다. 전체 반응 차수는 각 반응물에 대한 차수들의 합이다. 반응 차수는 속도 법칙에서 각 반응물의 농도에 어떻게 영향을 받는지를 알려준다.

반응 속도 상수 (reaction rate constant) k는 온도와 압력, 촉매에 따라 값이 변하고 시간 – 생성물 부피 그래프 (x축: 시간, y축: 생성물 부피)의 기울기로 k값이 크면 빠른 반응을, 작으면 느린 반응을 의미한다.

반응 속도 상수는 온도에 따라 달라지며, 온도가 증가할수록 반응속도가 빨라진다. 특히, 에탄올과 노말데케인의 혼합 연료에 대한 연구에서 고온 영역에서의 주요 반응으로 H + O₂ = O + OH 반응이 중요한 역할을 한다는 것이 연구되었다 (오채원 외 3인, 2017). 이와 같은 고온 반응은 반응 속도 상수의 증가에 따라 전체 반응의 진행 속도가 급격히 증가함을 보여준다. 이처럼 온도와 반응 속도 상수는 큰 연관성을 가진다.

촉매 (catalyst)는 반응속도를 증가시키는 역할을 하며 정촉매와 부촉매로 나뉜다. 정촉매는 활성화 에너지보다 낮은 경로로 반응이 일어나도록 하는 촉매이고 부촉매는 활성화 에너지보다 높은 경로로 반응이 일어나도록 하는 촉매이다. 정촉매를 가하면 활성화 에너지가 증가하여 반응속도가 빨라진다.

참고자료

· 오채호, 강기중, 최경민. (2017). 연료 혼합비율 및 산소농도가 노말데케인/에탄올 혼합연료의 점화특성에 미치는 영향. 대한기계학회 논문집 B권, 41(11), 749-757, 10.3795/KSME-B.2017.41.11.749
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5662799&cid=62802&categoryId=62802
· 일반화학 15th edition (brown)
· https://chem.libretexts.org/Courses/Howard_University/Howard%3A_Physical_Chemistry_Laboratory/01%3A_New_Page/1.18%3A_Kinetics_of_Hydrogen_Peroxide_Decomposition