개념과 작동 원리
반응 속도는 생성물이 생기거나 반응물이 소모되는 빠르기입니다. 반응물 농도가 낮아지면 입자들이 만나 반응할 기회가 달라질 수 있습니다.
일차 반응 모형에서는 소모 속도가 현재 농도에 비례합니다. 온도가 높아지면 활성화 장벽을 넘을 수 있는 충돌의 비율이 커져 속도 상수가 증가하는 경우가 많습니다.
관계식과 성립 조건
일차 반응은 [A]=[A]₀e⁻ᵏᵗ로 나타냅니다. 아레니우스 식 k=Aexp(−Ea/RT)는 일정 범위의 온도에서 속도 상수와 활성화 에너지를 연결합니다.
반응 차수는 균형 맞춘 반응식의 계수에서 항상 읽을 수 있는 값이 아닙니다. 실제 반응의 속도 법칙은 실험과 반응 메커니즘으로 정해야 합니다.
가상 실험에서 읽을 변화
온도는 속도상수 k를 바꾸고 농도는 같은 k에서 초기 속도 v₀=k[A]₀를 바꿔요.
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.
핵심 관계와 기호
k = A·exp(−Ea/RT) · [A] = [A]₀e⁻ᵏᵗ
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| k | 일차 반응 속도 상수 | s⁻¹ |
| Ea | 활성화 에너지 | J/mol |
| T | 절대온도 | K |
예시로 확인하기
일차 반응에서 초기 농도만 2배로 하면 무엇이 달라질까요?
v₀=k[A]₀예요. 같은 온도의 k는 일정하고 반감기는 ln2/k로 농도에 무관해요.
자주 헷갈리는 점
- 온도가 높으면 반응 속도가 커지는 것과 최종 평형의 생성물 비가 커지는 것은 다른 질문입니다.