Reaction kinetics: the bromination of acetone

소개글

acetone의 Bromination 반응을 농도와 온도를 다르게 해 UV spectrophotometer로 반응속도를 측정하고, 반응속도의 변화와 반응차수, 속도상수, 활성화 에너지를 알아본다.

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental method
4. Result
5. Discussion
6. Conclusion
7. Reference

본문내용

용액 준비
* 본 실험에 사용되는 Br는 한 시간 이상 되어야만 완전히 반응되어 나오므로 브롬 저장 용액은 실험하기 전에 만드는 것이 좋다. 따라서 이는 실험 수행 하루 전에 미리 준비해두기로 한다.
ⅰ) 0.02M Br 용액 500ml 준비
필요한 Br의 mol은 0.02M × 500ml = 0.01mol
산성 용액에서 이 에 의해 환원되어 물과 브롬을 생성하는 식은
여기서 결과적으로 나와야 할 Br이 0.01mol 이므로 각 물질에 대한 mol을 계산하면
×0.01 ×0.01 ×0.01 0.01 0.01 (mol)
그러나 충분한 반응을 위해 mol 수를 높이면
×0.01 ×0.01 ×0.01 0.01 0.01 (mol)
-> : ×0.01 mol
KBrO × g = ×0.01 mol × 166.9922g/mol
= 0.556640666… = 0.56 g
즉, KBrO 0.56 g 이 필요하다.
-> : ×0.01 mol
KBr × g = ×0.01 mol × 118.994g/mol
= 1.983233… = 1.98g
즉, KBr 1.98g이 필요하다.
-> : ×0.01 mol
* 브롬은 상온에서 휘발성 액체이기 때문에 유독성 브롬 증기를 조심해야 한다. 순수한 Br를 취급하는 것은 대단히 위험하므로 가능한 한 후드 안에서 실험해야 하며 피부에 묻지 않도록 유의한다.
ⅱ) 95% 를 이용하여 3M 용액 100ml 만들기
실험실에 있는 는 95% 용액이므로
(용액 100g당) 95g/98.08g/mol = 0.97mol이 존재한다.
3M의 100ml를 만드는데 필요한 의 mol은
3mol/l × 0.1l = 0.3mol
0.97mol : 100g = 0.3mol : x g
x g = 30.927385… = 15.94ml
100ml 플라스크에 미리 50ml 정도의 물을 채워 넣은 뒤,
95% 15.94ml를 스포이트로 떨어뜨린 후 증류수로 100ml 표시선까지 채운다.
이렇게 제조한 3M 용액으로 필요한 mol을 계산한다.
이 때, 용액은 strong acid이므로 의 농도가 2배라고 가정한다.
xmol = ×0.01 mol ÷ (3mol/l × 2)
= 0.0038888… = 3.89ml
* 진한 황산으로 용액을 제조할 때는 반드시 물을 천천히 저으면서 황산을 스포이드로 떨어뜨린다. 마찬가지로 피부에 묻지 않도록 유의한다.
* 1g 당 7ml가 필요하다. 과량을 넣어주어야 함.
ⅲ) 4M acetone 100ml 제조
실험실에 있는 acetone은 99% 용액이므로
(용액 100g당) 99g/58.0798g/mol = 1.70455… =1.70mol이 존재한다.
4M acetone 100ml를 만드는데 필요한 acetone의 mol은
4mol/l × 0.1l = 0.4mol
1.70mol : 100g =0.4mol :x g
x g = 23.5294… = 23.53g
23.53g ÷ 0.79g/ml (99% acetone density) = 29.7848… =29.78ml
99% acetone 29.78ml를 100ml 플라스크에 부은 뒤,
100ml 표시선까지 증류수를 채운다.
ⅳ) 1M HCl 100ml 제조
실험실에 있는 HCl은 35% 용액이므로
(용액 100g당) 35g/36.4609g/mol = 0.9599… = 0.96mol이 존재한다.
1M HCl 100ml를 만드는데 필요한 HCl의 mol은
1mol/l × 0.1l = 0.1mol
0.96mol 100g =0.1mol : x g
x g = 10.4166… = 10.42g
10.42g ÷ 1.096g/ml(35% HCl density) = 9.5072… =9.51ml
35% HCl 9.51ml를 100ml 플라스크에 부은 뒤, 100ml 표시선까지 증류수를 채운다.

참고 자료

물리화학실험, 대한화학회, 청문각
물리화학실험, 이문득, 자유아카데미
Physical Chemistry, 4th Ed. Alberty, Silbey, and Bawendi
Physical chemistry 7th Ed. Atkins, Peter, Oxford