反應速度

化學 에서 反應速度 (反應速度)는 어떤 化學反應 이 일어나는 速度를 말한다. 例를 들어, 空氣中에서 쇠가 酸化 되는 反應은 몇 年이 걸리는 느린 反應이지만, 부탄이 燃燒되는 反應은 單 몇 秒만에 일어난다. 이는 다양한 變數들에 依해 影響을 받으며, 單位時間當化學物質의 濃度變化를 利用해 測定할 수 있다. 이때 反應速度를 測定하기 위한 方法으로는 反應이 멈출 程度의 溫度로 急冷하는 方法과 特定波長의 빛을 쪼여 吸收되는 量을 測定하는 方法이 있다. 反應速度에 많은 影響을 주는 要因으로 溫度와 物理的인 狀態를 들 수 있다. 全體反應速度는 單一段階反應中 가장 느린 反應에 依해 決定된다. 反應 메커니즘에서 이에 該當하는 單一段階反應을 速度決定段階라고 한다. 速度決定段階는 全體反應速度에 決定的인 影響을 주는 段階라 할 수 있다. 反應 메커니즘은 크게 다음과 같이 4가지 境遇로 나눌 수 있다.

1. 速度決定段階가 反應 메커니즘을 構成하는 여러 單一段階反應中 첫 番째日境遇이다. 이때는 速度決定段階의 速度計算式과 該當反應의 全體 속도식이 正確히 一致한다. 反應速度理論값=73.6KJ/mol

2. 速度決定段階가 하나 以上의 빠른 單一段階反應以後일 境遇이다. 速度決定段階以前의 單一段階反應의 境遇速度가 빠르다면 모두 坪型狀態에 있다고 볼 수 있다. 이를 利用하여 速度를 求한다. 이 境遇에도 速度決定段階의 速度式과 該當反應의 全體 속도식이 正確히 一致한다.

3. 反應 메커니즘에서 느린 單一段階反應이 하나도 없는 境遇이다. 이 境遇는 모든 單一段階反應이 빠르게 進行되어 特別히 反應速度決定段階라 區分하기 힘든 境遇이다. 이 境遇 중간체를 利用하여 速度를 求한다. 중간체는 反應性이 크고 不安定해서 많이 생기거나 많이 없어진다. 그래서 反應性이 큰 中間體의 濃度가 反應途中 일정하게 維持된다 假定하여 整流狀態近似法을 利用한다. 壓力條件을 利用하여 더 實際에 가까운 近似를 할 수 있다.

4. 一部單一段階反應이 數없이 反復되는 連鎖反應의 境遇이다. 連鎖反應은 反應의 開始를 通한 反應性이 剛한 反應 중간체의 生成, 電波를 통한 生成物의 形成 및 反應 중간체의 再生性, 終結에 依한 反應 중간체의 消滅 및 該當反應의 終了로 이루어진다. 이 境遇反應速度는 일정하게 維持되며 反應 중간체의 濃度도 일정하게 維持된다.

化學反應速度論 은 反應速度를 硏究하는 物理化學 의 한 學問이다. 化學反應速度論의 槪念은 化學工學 , 酵素學 , 環境工學等의 分野에서도 使用하고 있다.

速度法則 [ 編輯 ]

例를 들어, n A + m B → C + D 과 같은 化學反應 이 있다고 하자. 速度法則은 化學反應의 速度와 反應物의 濃度 의 相關關係에 關한 化學反應速度論의 數學公式 이다. 이 公式을 利用하면 이 化學反應의 速度 r은 다음과 같이 求할 수 있다.

\,r=k(T)[A]^{p}[B]^{q}

이 公式에서 k(T)는 速度常數이다. 速度常數는 公式에서 計算되고 있는 反應物의 濃度를 除外한 모든 要素를 包含하는 것이기 때문에, 일정한 數字는 아니다. 卽, 여기에선 溫度와 같은 要素들은 考慮하지 않은 것이다.

指數 p와 q는 反應物의 反應次數 라고 하며, 둘을 더한 값을 全體反應次數라고 한다. 反應 메커니즘 에서 나온 것이다. 實際化學反應에 參與하는 化合物이 두 個以上인 境遇, 實驗을 통해 各化合物의 反應次數를 얻는 것은 어렵다. 따라서 一般的으로는 一定한 化合物의 濃度를 변화시켜가며 實驗하여 化學反應의 反應次數를 얻어낸다.

分子도 (反應에 參與하는 分子의 個數)와 反應次數 는 單一段階過程(反應이 한 段階만 일어나는 境遇)에서만 一致한다. 單一段階過程에서 反應次數는 原子水準에서 일어나는 過程과 一致한다. 例를 들어, n個의 A分子는 m個의 B分子와 反應한다(여기서 n과 m을 더한 것이 分子도이다.)

氣體反應에서는 速度法則을 異常氣體狀態方程式 을 使用하여 壓力單位로 表現할 수 있다.

같이 보기 [ 編輯 ]