[물리화학실험]아세트산 메틸의 가수분해 반응

소개

(1) 절대 온도가 반응 속도 상수 K에 미치는 영향을 안다.
(2) 반응 속도 상수 K와 절대 온도 T 자료로부터 활성화에너지(Activation Energy)를 구할 수 있다.

목차

1. 실험 일자
3. 실험 목적
4. 실험 원리
5. 실험 방법
실험 결과 및 자료 해석
토의 및 오차분석
느낀점

본문내용

1. 실험 일자 : 2005년 4월 12일 화요일

2. 실험 조원 :

3. 실험 목적
(1) 절대 온도가 반응 속도 상수 K에 미치는 영향을 안다.
(2) 반응 속도 상수 K와 절대 온도 T 자료로부터 활성화에너지(Activation Energy)를 구할 수 있다.


4. 실험 원리
(1) 반응 속도 상수 K와 절대 온도 T의 관계

반응속도상수는 절대온도와 다음과 같은 관계를 갖는다.

lnk 대 도시 직선관계 : ln k = 절편 + 기울기×

1889년 Svante Arrhenius는 속도상수는 온도의 역수의 지수함수의 형태로 주어진다고 제안하였다. Arrhenius식은 다음과 같고, 1차, 2차 미분함에 따라 아래와 같다.

………………(1)
………………(2)
………………(3)
A: 지수앞 인자 pre-exponential factor, Ea: 활성화에너지 activation energy, T: 절대온도, k: 반응속도 상수, R: 기체상수
활성화에너지가 온도에 무관하다는 가정 하에 T 에 대하여 적분하면 다음 식을 얻는다.
………………(4)
………………(5)
* 참조 : 이 식들은 평형 상수와 반응 엔탈피 사이의 관계나 증기압과 증발열 사이의 관계식과 비슷한 꼴이다. 위의 식에 따르면 활성화에너지가 클수록 온도에 따르는 k 의 변화가 크다는 것을 알 수 있다. 실온 근처에서는 온도를 10℃ 올리면 반응속도상수가 약 2 배가 되는 반응이 많다는 것이 알려져 있다.

(2) Methyl acetate의 수소 이온 촉매하의 가수분해 반응식

반응식은 다음과 같다.
H
CH3COOCH3 + H2O ⇋ CH3COOH + CH3OH

이 때, 물의 농도는 아세트산 메틸의 농도보다 훨씬 크므로 1차 속도식을 따른다.

………………(6)
( c : 시간 t에서의 아세트산 메틸의 농도, I : 적분 상수 )

여기서 log c 와 t에 관한 그래프를 그리면 주어진 온도에서 k값을 구할 수 있다. log c는 t에 관한 1차 함수이므로 ,1차 함수의 그래프에서 -k는 기울기이다. 이렇게 해서 결정된 k값으로부터 log k를 1/T에 대해 도시하면 또 하나의 직선을 얻을 수 있는데 이 직선의 기울기로부터 활성화 에너지 △Ea를 계산할 수 있다.

참고자료

· 없음