화학 반응 속도

목차

1. INTRODUCTION
1-1. 실험 목적
1-2. 실험 이론
1-3. 유의 사항

2. EXPERIMENT
2-1. 실험기구 및 시약
2-2. 실험절차

3. RESULT & DISCUSSION
3-1. Raw data
3-2. 결과
3-3. 결론 및 고찰

4. REFERENCES

본문내용

8
3
10.0 ml 0.200M KI
5.0 ml 0.100M (NH4)2S2O8
5.0 ml 0.100M (NH4)2SO4
4
10.0 ml 0.200M KI
2.5 ml 0.100M (NH4)2S2O8
7.5 ml 0.100M (NH4)2SO4
5
4.0 ml 0.200M KI
6.0 ml 0.200M KCl
10.0 ml 0.100M (NH4)2S2O8
6
7.5 ml 0.200M KI
2.5 ml 0.200M KCl
7.5 ml 0.100M (NH4)2S2O8
2.5 ml 0.100M (NH4)2SO4
1) 100ml 삼각플라스크(반응플라스크)에 피펫으로 0.2M KI 용액 10ml 와 0.005M Na2S2O3 용액 5ml를 넣고 녹말 지시약을 다섯 방울 정도 넣는다.
2) 50ml 플라스크에 0.1M (NH4)2S2O8 용액 10ml를 넣는다.
3) 100ml 플라스크(1) 에 온도계를 꽂고, 초시계를 준비한다.
4) 50ml 플라스크의 용액을 100ml 플라스크에 조심스럽게 손실 없이 가능한 빨리 넣어주고, 잘 흔들어 섞어준다.
5) 용액이 다 들어간 순간부터 시간을 측정하며, 플라스크를 잘 흔들어준다.
6) 반응 용액이 청색을 나타내는 순간까지의 시간을 측정하여 기록하고, 이 때의 온도를 기록한다.
7) Table 1.의 반응 2, 3, 4, 5, 6번 조합도 위와 동일한 방법으로 실험한다.
3. RESULT & DISCUSSION
3-1. Raw Data
반응 2I■ + S2O■2■ I2 + 2SO42■ (1)
반응 속도 = k[ I■ ]m [ S2O■2■ ]ⁿ = - [S2O■2■ ]/ t (4)
반응
변색까지의 시간 t(초)
반응플라스크 속의 I-
초기농도 S2O82-
상대적반응속도 100/t
1
4.44
0.002mol/L
0.001mol/L
22.52
2
8.06
0.001mol/L
0.001mol/L
12.41
3
60(1분)
0.002mol/L
0.0005mol/L
1.67
4
300(5분)
0.002mol/L
0.00025mol/L
0.33
5
60(1분)
0.0008mol/L
0.001mol/L
1.67
6
2.62
0.0015mol/L
0.0015mol/L
38.18
Table 2. Raw data
(온도:상온)
(절대 속도보다는 상대 속도를 구하는데 중점을 두기 때문에 편의상 모든 상대 속도를 100/t 과 같다고 간주한다.)
녹말지시약을 넣었을 때 삼각플라스크에 나타난 반응
1번 실험을 했을때의 삼각플라스크 2번 실험을 했을 때의 삼각플라스크
3번 실험을 했을때의 삼각플라스크 4번 실험을 했을때의 삼각플라스크
5번 실험을 했을 때의 삼각 플라스크
3-2. 결과
농도와 상대속도의 관계를 식으로 나타내보면
상대속도=k'[I-]m[S2O82-]n
여기서 k'는 상대속도상수이다. 위표의 값을 위 식에 넣으면 m, n, k'를 구할 수 있다.
상대속도 1 = 22.52 = k'(0.002)m(0.001)n
상대속도 2 = 12.41 = k'(0.001)m(0.001)n
첫 번째 식을 두 번째 식으로 나누면
1.8=2m
이 방정식을 풀어서 I-이온의 반응차수 m을 구하면
m=0.86 (보통정수)
같은 방법으로 하면 반응 1과 3에서 S2O82- 반응차수 n을 구할 수 있다.
n=3.75
반응
1
2
3
4
5
k'(평균)=2.5413
k'
8.3914
8.3914
8.3714
2.2315
1.3714
m과 n의 값을 써서 상대속도=k'[I-]m[S2O82-]n이 식을 이용하면 반응 1에서 5까지의 상대속도상수 k'를 구할 수 있다.
3-2-1. 위의 각 반응에 대한 k'의 값이 같은 이유는?
두 반응물의 농도는 각각 다르지만 속도상수 k'는 온도만의 함수이다. 온도를 일정상온으로 유지시켜주었기 때문에 속도상수는 변하지 않아야 한다.하지만 너무큰 실험의 오차로 인하여 4,5번의 k'값이 너무 다르게 나왔다.
3-2-2. k'(평균)값을 이용하여 반응 6에 대한 상대속도 및 시간 t를 예측하여라.
상대속도(예측) = 38.18, t(예측) = 41.15 , t(측정값) = 2.62
3-3. 결론 및 고찰
화학반응속도는 농도가 클수록 속도가 증가한다.
2I-+S2O82- I2 +2SO42-
위의 반응식에서 상대속도=k'[I-]m[S2O82-]n상대속도 식에서 확인해보면 비례관계이기 때문이다.
이 실험에서 반응결과 색변화가 일어난다. 하지만 대부분 거의 비슷하여 구별이 까다로우므로 청남색이라 하겠다. 청남색을 나타내는 반응녹말 분자가 삼 요오드화 이온을 감싸서 청남색을 나타낸 것이다.
이 색 시계는 일정량의 S2O82-가 반응하는데 필요한 시간을 알려준다. 반응속도는 색변화가 일어날 때까지의 시간을 측정함으로써 위와 같이 구할 수 있다. 실험하는 과정은 상온에서 이루어진 것이며 이 실험에서 온도에 따른 영향은 무시하기로 한다.
이번실험의 오차의 원인은 피펫으로 시약의 양을 정확하게 측정하지 못한점이 가장 크다고 본다. 초시계로 시간을 잴 때 정확히 시약을 삼각플라스크로 부워 반응을 일으킬 때 쟀어야 했는데 재빠르게 누르지 못 한점도 있다. 또, 색변화가 일어나지 않아 녹말 지시약양을 3번과 4번 실험에서 다른 반응물에서보다 더 많이 넣었고, 2∼3방울 떨어뜨렸어야 했는데 그 양도 일정치 못했다.
실험을 하면서 나름대로 열심히 신중하게 했다고 생각했는데, 위의 오차로 인해서 실험데이터가 이론적으로 맞지 않게 나왔다고 생각한다. 앞으로의 실험에서는 더욱 정확하고 신중하게 실험에 임해야겠다고 느낀 실험이였다.
그래도 시약을 만들어주신 조교선생님 덕택에 실험 시간을 조금 단축할 수 있었고, 같이 실험을 한 조원들에게 고마움을 느낄 수 있는 유익한 실험이였다.
4. REFERENCES
[1] http://100.naver.com/100.php?id=70621
[2] 일반화학실험, 신형식외 7명, 전북대학교, 2004년
[3] http://eduez.co.kr/school/chemistry/content4/study1.htm
[4] 2. George M. Bodner·Harry L. Pardue, 일반화학 (개정판), 범한서적주 식회사, 1998.

키워드

화학반응,   반응속도,   반응 속도,   상대 속도,   농도,   화학 반응 속도