[예비,결과]화학반응속도-시계반응

목차

1.실험목적

2.실험원리
-빠른반응과 느린반응
반응속도
시계반응
반응속도식 / 반응속도상수 / 반응차수

3.기구 및 시약

4.시약조사

5.실험방법

6.실험결과

7.결론&고찰

본문내용

에너지의 크기만을 변화시킬 뿐 자신은 변화되지 않는다.
ⓐ 정촉매 : 반응 속도가 증가 ∴ 활성화 에너지를 감소시킴
- 과산화수소(MnO2)를 분해할 때 이산화망간, 혈액 속의 카탈라아제, 감자즙 등을 넣어 준다.
- 암모니아를 합성할 때 철을 넣어 준다.
- 된장이나 간장을 만들 때 누룩을 넣어 준다.
- 녹말은 침에 의해, 단백질은 위액에 의해 쉽게 분해된다.
ⓑ 부촉매 : 반응 속도가 감소 ∴ 활성화 에너지를 증가시킴
- 방부제
- 과산화수소((MnO2))의 분해를 억제할 때 인산을 넣어 준다.
(4) 표면적의 영향
반응 물질의 표면적 : 물질의 표면적이 넓을수록 충돌 횟수가 증가하므로 반응 속도가 빨라진다. ∵ 반응물질의 크기 감소 → 접촉면적(표면적)의 증가 → 반응속도 증가
예)
- 가루로 된 내복약은 알약보다 빨리 흡수되고 효과도 더 빠르다.
- 소장의 벽은 주름이 많아 영양소의 흡수가 빠르다. → 융털
- 공기중에서 강철조각은 연소되지 않지만, 강철솜은 쉽게 연소된다.
- 캠프파이어 때 통나무를 쪼개서 사용
- 탄광 갱내의 석탄가루, 밀가루 창고 → 폭발
(5) 압력과 반응속도(기체의 경우)
압력이 높을수록 반응속도는 빨라진다.
∵ 압력 증가 → 부피 감소 → 단위 부피당 입자수 증가 → 충돌 횟수 증가 → 반응 속도 증가
◈실험 결과물◈
(사진1) (사진2)
(사진3) (사진4)
■ 결론&고찰
이번 실험은 중간고사 시험기간 중에 실시되었기 때문에 본래 한조당 각기 다른 6번의 실험을 통해서 결과 값을 내야 함에도 불구하고 2개 조당 하나씩의 실험을 해서 결과 값을 통일을 했다. 먼저, 교재와는 실험방식이 많이 바뀌었다. 아주화학실험모듈을 쓰지 않으면서, 본래 그래프를 통해 농도-화학반응 속도간의 관계를 추론하는 실험이었는데 시간만으로 관계를 추론해야 하는 실험으로 바뀌었다. 실험은 아주 간단했다. 하지만 쉬운 실험임에도 불구하고 실험값은 계속 오차를 나타내었다. 우리 조는 표1.에 나온 반응 중 6번째 반응을 실시했는데, 총 2번의 실험 실패를 했다. 그 이유인즉 첫 번째 시도에서는 너무 쉬운 실험으로 생각해서 1번과 2번 비커를 혼합시키는 과정에서 지시약을 넣는 것을 깜빡했다. 그것도 모르고 두 용액을 혼합 시키자마자 노란색으로 변해서 의아해 하고 있었는데 조교님께서 지금 지시약을 넣어도 안 된다며 다시 실험하라고 하셨다. 두 번째 시도에서는 지시약도 넣고 정확히 했는데 이번에도 혼합액이 처음에 노란색을 띠었으며 8분이 지나가는데도 색이 변하지 않는 것을 볼 수 있었다(사진1). 이 오차는 모든 조에서 발생되자 조교님께서 피펫과 비커를 다시 깨끗하게 씻은 뒤 재 실험을 하라고 하셨다. 우리 조를 포함한 여러 조가 재 실험을 하자 올바른 결과 값을 추론할 수 있었다. 아마도 전 실험반이 피펫과 비커를 대충 씻은 것이 이유였다는 것을 알 수 있었다. 세 번째 시도에서는 두 용액을 섞자 투명한 색을 유지했다(사진2). 그러다가 25초가 되자 순식간에 청남색으로 변하는 것을 볼 수 있었다(사진3). 그리고 시간이 지나서 40초쯤 되자 혼합액은 점점 검은색으로 변하는 것이 관찰되었다(사진4).이것으로 혼합액 속의 요오드 액 농도가 증가하고 있음을 알 수 있었다.
속도 결정 단계가 포함된 메커니즘으로 일어나는 화학 반응 중에서 반응이 시작되고 일정한 시간이 지난 후에 갑자기 용액의 색깔이 변하는 반응을 <시계 반응>이라고 한다. 시계 반응에서는 첫 번째 반응에서 생성된 화합물이 빠른 속도로 진행되는 두 번째 반응에 의하여 곧 없어져 버리게 된다. 그러나 반응이 충분히 진행되어 두 번째 반응에 필요한 반응 물질이 모두 없어진 후에는 첫 번째 반응의 생성물이 용액 속에 그대로 남게 되어서 용액 속에 함께 녹아있는 지시약의 색깔을 변화시키는 역할을 하게 된다. 이 색깔 변화로 반응이 종결되었음을 알 수 있다.
이 반응에서는 요오드 이온은 오직 KI로부터 해리되어 나온다. 또한 SO이온은 (NH)SO 로 부터만 해리된다. 하지만 ) 와 을 반응물질에 넣어 주는데 그 이유는 반응물질 즉, 와 ()O의 농도 이외의 다른 조건(이온의 세기, 전하량 등)을 다른 조건들 모두 똑같이 맞추기 위해서이다.
이번 실험의 반응식은 다음과 같다.
→속도 결정 단계(느리게 진행된다)
→ 녹말지시약의 색깔변화를 통해 반응의 종결을 확인(빠르게 진행)
첫 번째 반응식이 느린 반응으로 속도결정 단계가 된다. 그리고 첫 번째 반응에서 생성된 는 빠르게 진행되는 두 번째 반응으로 생성물로 바뀐다. 하지만 시간이 흐르면, 가 다 소비되어 가 지시약인 녹말과 반응을 하면 색깔이 진한 청색으로 바뀌게 된다.(요오드 녹말반응)
결과적으로 이번 실험의 결과를 보면 반응속도는 1>6>2>3>5>4 (실험) 순으로 빨랐는데, 그것은 반응물(KI, (NH4)2S2O8)의 농도가 많을수록 반응속도도 빨랐는데, 이는 반응물에서 생성되는 (I-이온, SO이온)의 농도가 높을수록 반응속도가 빠르다는 것을 보여주는 것이기도 했다.
■ 참고 자료
http://100.naver.com/100.nhn?docid=113391
http://100.naver.com/100.nhn?docid=118044
http://100.naver.com/100.nhn?docid=815320
http://100.naver.com/100.nhn?docid=173722
http://100.naver.com/100.nhn?docid=156803
http://100.naver.com/100.nhn?docid=1742
http://blog.naver.com/genetic2002/20010104385
http://sciencell.tistory.com/5382
http://kr.img.search.yahoo.com/search/images?p=%C7%A5%B8%E9%C0%FB+%B9%DD%C0%C0%BC%D3%B5%B5&subtype=com&target=detail&b=1&imgseq=1
일반화학(4e)/자유아카데미/Raymond Chang/pp.478~510
반응속도론/민음사/정경훈/pp.13~23
화학의 세계/화학교재편찬위원회/지샘 1999

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