[화학실험보고서] 반응속도에 미치는 온도의 영향
실험목적
반응속도 상수에 미치는 온도 효과를 알아보고 반응속도 상수와 온도자료로부터 활성화 에너지(activation energy)를 계산한다.
실험원리
충돌이론 - 화학반응이 일어나기 위해서는 분자들 사이에 충돌이 있어야 하며, 충돌 수가 증가 하면 속도는 빨라진다.
온도에 의한 반응속도 - 입자들은 같은 용기 속에 들어있어도 각 입자마다 운동에너지는 다르다. 그 입자 중 활성화 에너지 이상의 에너지를 가지는 입자만 반응할 수 있으며, 온도가 높아질수록 입자들의 운동에너지는 커진다.
⇒ 온도가 높아지면 반응할 수 있는 입자 수가 증가하여 반응 속도가 빨라진다.
◎ Arrhenius의 식
k = A ․ exp( -Ea/RT )
Ea : 활성화 에너지 (kJ/mol)
R : 기체상수 (8.314J/K․ mol)
T : 절대온도 (K)
A : 진동인자 ( 충돌빈도를 나타냄 )
◆ k ∝ A
◆ 지수항 Ea/RT는 음의 부호를 가지고 있기 때문에 속도상수는 활성화 에너지가 증가 할 수록 감소하고, 온도가 증가할수록 증가한다.
위의 식에 양변 각각 log를 취해주게 되면,
log k = log A - log exp(-Ea/RT)
≫ log k = log A - (Ea/RT) ․ log e
≫ log e ≒ 0.434
≫
≫ ( log A 는 상수취급 = const )
에스테르화 반응 - 카르복시산과 알코올을 산 촉매 하에서 반응시키면 에스테르를 생성하고 이 에스테르를 가수분해 시키면 카르복시산과 알코올로 분해된다.
R-COOH + R-OH ⇄ R-COO-R + H2O
아세트산 메틸의 가수 분해 반응은 에스테르화 반응의 역반응으로 이 반응 역시 산 촉매 하에 이루어진다.
* 가수분해 - 어떤 화합물에 물 분자가 더해져 일어나는 화학반응
에너지의 평형을 이루기 위해서 일어난다.
실험결과
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2013.12.26
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