화학 · 반응 속도·평형 / 원리와 탐구
농도·온도와 반응 속도 실험 해설
반응이 빨라지는 원인을 살필 때에는 농도 변화와 온도 변화를 따로 비교해야 합니다. 반응물 A의 초기 농도와 온도를 조절하며 시간에 따른 농도와 초기 반응 속도를 관찰합니다. 이 실험의 일차 반응 모형에서 속도상수와 농도가 맡는 역할을 구분해 보세요.
어떤 원리인가요?
온도는 속도상수 k를 바꾸고 농도는 같은 k에서 초기 속도 v₀=k[A]₀를 바꿔요.
핵심 관계
k = A·exp(−Ea/RT) · [A] = [A]₀e⁻ᵏᵗ
이렇게 관찰해 보세요
- 가상 A → B를 120 s 동안 배속 관찰해요. 주황 A가 초록 B로 바뀌어요. 입자 충돌은 설명용이고 수치는 속도식이 결정해요.
- 25 °C에서 초기 농도 1과 2 mol/L를 각각 실행·기록해요.
- 초기 농도는 1 mol/L로 두고 온도만 35 °C로 바꿔 곡선을 겹쳐 봐요.
결과를 읽는 기준
일차 반응에서 초기 농도만 2배로 하면 무엇이 달라질까요?
v₀=k[A]₀예요. 같은 온도의 k는 일정하고 반감기는 ln2/k로 농도에 무관해요.
모형의 범위와 한계
가상 일차 비가역 반응이에요. 빈도 인자 A=1.00×10⁷ s⁻¹, Ea=50 kJ/mol, R=8.314 J/(mol·K)를 써요. 일정 부피·온도이며 역반응·확산·열발생은 생략해요. 입자 수·충돌 횟수는 계산에 쓰지 않아요.