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[일반화학실험] 화학반응속도-시계반응

-목 차-

 

1. 실험목적

 

2. 실험도구

1) 기구

1) 시약

 

3. 이론

1) 시계반응

2) 반응속도에 대한 농도의 영향

3) 반응속도식 / 반응속도상수 / 반응차수

4) 녹말 지시약

5) 활성화 에너지(Ea)

6) 시약 조사

 

4. 주의 및 참고사항

 

5. 실험방법

 

6. 자료 및 결과

1) 실험 결과

 

7. 결론

 

8. 참고문헌

 

1. 목적

 

화학반응속도는 농도, 온도 및 촉매의 영향을 받는다. 농도 변화에 따른 반응속도를 측정함으로써 반응속도상수와 반응차수를 결정할 수 있다. 일 실험에서는 소위 시계반응을 이용하여 2I + S2O8² → I2 + 2SO4² 반응의 속도에 미치는 농도의 영향을 조사하고, 반응속도상수 및 반응차수 구하는 방법을 습득한다.

 

2. 실험 도구

 

기구:삼각플라스크(50mL, 100mL), 피펫(5mL, 10mL, 20mL), 눈금실린더 (10mL), 온도계(1-100℃), 고무빨게, 초시계, 스포이드, 씻기병.

 

시약:0.2M KI, 0.1M(NH4)2S2O8, 0.005M Na2S2O3, 0.2M KCl, 0.1M (NH4)2SO4, 녹말지시약(녹말+HgCl2)

 

3. 이론

 

1) 시계반응

 

이 실험에서는 화학반응속도에 미치는 농도의 영향을 조사하는 것이 목적이다. 다음과 같은 요오드화 이온과 과산화이황산 이온의 반응을 조사하여 보자.

 

I + S2O8² → I2 + 2SO4²

(1)

이 반응은 실온에서는 상당히 느리게 진행되는데, 그 반응속도는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

 

반응속도〓k[I][S2O8²]ⁿ

(2)

여기서 k는 반응속도상수이며, m과 n은 반응차수로서 0, 1, 2, 3과 같은 정수이다. 이온의 농도는 mol/L로 나타낸다. 반응속도는 식 (2)에서 알 수 있듯이 반응물의 농도에 따라서 영향을 받는다. 또한 반응속도는 온도와 촉매의 영향을 받는다. 그러나 이 실험에서는 반응속도에 미치는 농도의 영향만을 조사하기로 한다.

이 실험의 주목적은 속도상수 k의 값과 반응차수 m과 n을 구하는 것이다. 우리들이 반응속도를 측정하려는 방법은 소위 시계반응이라 부르는 반응인데, 이것은 한 반응의 종말점을 자동적으로 알 수 있는 반응이다. 우리가 조사대상으로 하고 있는 반응 (1)을 녹말 존재하에서 다음의 반응 (3)과 동일 용기내에서 동시에 일어나도록 한다.

 

I2 + 2S2O3² → 2I + S4O6²

(3)

반응 (3)응 반응 (1)에 비하여 훨씬 빨리 진행…(생략)

 

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