일반화학실험2 화학 반응 속도

소개글

일반화학실험2 범위의 화학 반응 속도 실험입니다.
기본적인 개념과 실험 이론들도 정리했고,
결과 처리 과정도 자세히 나와있습니다.
또한 엑셀 그래프도 첨부되어 있습니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험원리
1) 화학 반응의 열역학적 해석과 속도론적 해석반응 속도
2) 반응 속도

3. 시약 및 기구

4. 실험방법

5. 결과
1) 산소 발생에 걸린 시간(초)
2) 반응 속도
3) 초기 반응 속도법을 이용하여 구한 반응 차수와 반응 속도식
4) 초기 반응 속도법을 이용한 속도 상수 계산(단위 포함)

6. 고찰

본문내용

4.실험 목적

과산화수소가 물과 산소로 분해되는 반응의 속도 상수와 반응차수를 결정하고 화학 반응의 속도에 영향을 주는 인자를 알아본다.

※주의사항
① H2O2를 넣자마자 syringe를 일정한 간격으로 톡톡 친다.
② Syringe의 피스톤을 너무 꽉 넣지 않도록 주의한다.
③ Syringe를 치자마자 1 mL 보다 더 올라갔을 경우, 그 눈금부터 2 mL씩 잰다.
④ Tube가 양쪽 끝까지 들어가도록 끼운다.

5.실험원리

1)화학 반응의 열역학적 해석과 속도론적 해석
수소(H2)와 산소(O2)는 반응하여 물(H2O)를 만들어낸다. 25℃인 용기에 1기압의 수소 기체와 1기압의 산소 기체가 섞여있을 때, 1몰의 물이 만들어지는 반응의 반응 엔탈피는 -286 kJ/mol로 발열 반응이다. 수소와 산소가 반응하면 큰 열이 발생하는 것은 확인할 수 있지만 용기에서 물이 생성되는 것은 관찰할 수 없다.

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g) ∆H∘반응=-286 kJ/mol

열역학(thermodynamics)에서 화학 반응의 방향을 결정하는 함수를 자유에너지(free energy)라고 하는데, 자유에너지(G)는 엔탈피(H)와 엔트로피(S), 온도(T,켈빈 온도)로 정의된다.

G = H-TS

일정한 온도, 일정한 압력에서 진행되는 반응 과정에서 자유 에너지의 변화량(∆G)은

∆G = ∆H - T∆S

와 같고 화학 반응은 자유 에너지의 변화량이 음수인 방향으로 자발적으로 일어난다. 위에서처럼 25℃ 용기에 1기압의 수소 기체와 1기압의 산소 기체를 섞어 놓았을 때, 반응에 대한 자유 에너지의 변화량은 -237 kJ/mol의 큰 음수이기 때문에 반응은 정방향으로 진행하는 경향이 크다. 그러나 물이 생성되는 것은 관찰할 수 없다. 그 이유는 반응 속도가 느리기 때문이다.

참고 자료

일반화학실험, 자유아카데미, 이홍인 저자, 2016.07.10 발행, P.169~P.174 - 화학 반응 속도
일반화학실험, 자유아카데미, 이홍인 저자, 2016.07.10 발행, P.171 - 반응 경로와 에너지 그래프
http://msds.kosha.or.kr/kcic/msdsdetail.do - Dihydrogen dioxide (2018-08-17 개정), (2018-09-13 검색)
http://msds.kosha.or.kr/kcic/msdsdetail.do - Potassium iodide(aq) (2018-04-02 개정), (2018-09-13 검색)
https://blog.naver.com/iup123/100163418670 - 촉매에 따른 활성화 에너지 그림 (2018-09-16 검색)
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1147151&cid=40942&categoryId=32251 - 촉매 (2018-09-16 검색)
http://msds.kosha.or.kr/kcic/msdsdetail.do - Manganese dioxide (2018-04-02 개정), (2018-09-16 검색)
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2288274&cid=60227&categoryId=60227 - 반응 속도 상수 (2018-09-16 검색)