물리화학실험 레포트 - 아세트산 메틸의 수분해 반응

소개글

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목차

1.Title
2.Purpose
3.Theory
4.Chemicals & Apparatus
5.Procedure
6.Data & Results
7.Discussion
8.Reference

본문내용

Title : 아세트산 메틸의 수분해 반응

Purpose : 아세트산 메틸 수분해 반응의 메커니즘을 이해한다. 이 메커니즘을 통해 반응 속도론과 전이상태 이론을 활용하여 반응속도 상수와 활성화 에너지를 구한다. (구해야 할 데이터 : 25℃와 35℃ 에서의 적정량, 반응속도 상수, 활성화 에너지)

Theory
반응속도론
화학에서 반응속도는 반응물이 생성물로 바뀌는 속도를 의미한다. 이는 주로 반응물의 양이 줄어든 속도 또는 생성물의 양이 생기는 속도로 표현한다. 주로 이들의 농도에 대한 속도로 나타내나 기체에서는 부분압으로 나타내기도 한다.
반응 aA + bB -> cC + dD에서 반응 속도 v는 -1/a d[A]/dt=-1/b d[B]/dt=-1/c d[C]/dt=1/d (d[D])/dt로 나타낼 수 있다. 이때 반응계수로 각 항을 나누어 주어야 하나의 반응에서 하나의 반응속도를 결정할 수 있다. 이러한 표현은 반응의 평균 속도를 나타낸다. 한편 반응의 순간 속도를 나타내는 방법은 rate = k[A]m[B]n과 같은 형태로 나타낸다. 여기서 k는 반응속도 상수, m과 n은 반응 차수이다. 반응 차수는 반응 계수에 의해 결정되는 것이 아닌, 실험적으로 결정되는 값이다. 반응속도 상수 k는 Arrhenius equation (k=Ae-Ea/RT)로 결정한다. 반응속도 상수를 결정하는 요소는 활성화 에너지 Ea와 온도이다.
반응 계수에 따라 반응속도 상수의 단위가 달라진다. Rate가 위와 같은 식을 가질 때 (m+n)차 반응이라고 표현한다. 만약 반응이 1차반응이라면 k의 단위는 s-1, 2차반응이라면 M-1s-1과 같은 단위를 가지게 된다. 대표적으로 1차 반응일 때의 반응속도 상수를 아래와 같이 유도한다.
-(d[C])/dt=k[C]
-ln⁡[C]=kt+const.
-ln⁡[C]=-2.303log⁡[C]=kt+const.
∴k=2.303/(t_2-t_1 ) log (〖[C〗_1])/(〖[C〗_2])

참고 자료

대한화학회, 물리화학실험, 청문각, 제 2판, 2000, 181-187p
P.W. Atkins, Physical Chemistry, 11th edition, 2020, 교보문고, pp.543-547, 553-557