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자연과학 올립니다 화학실험보고서 올립니다 반응속도에 미치는 온도의 영향

[자연과학] [화학실험보고서] 반응속도에 미치는 온도의 영향

[화학실험보고서] 반응속도에 미치는 온도의 영향

실험목적
반응속도 상수에 미치는 온도 효과를 알아보고 반응속도 상수와 온도자료로부터 활성화 에너지(activation energy)를 계산한다.

실험원리
충돌이론 - 화학반응이 일어나기 위해서는 분자들 사이에 충돌이 있어야 하며, 충돌 수가 증가 하면 속도는 빨라진다.

온도에 의한 반응속도 - 입자들은 같은 용기 속에 들어있어도 각 입자마다 운동에너지는 다르다. 그 입자 중 활성화 에너지 이상의 에너지를 가지는 입자만 반응할 수 있으며, 온도가 높아질수록 입자들의 운동에너지는 커진다.
⇒ 온도가 높아지면 반응할 수 있는 입자 수가 증가하여 반응 속도가 빨라진다.

◎ Arrhenius의 식
k 〓 A exp( -Ea/RT )
Ea : 활성화 에너지 (kJ/mol)
R : 기체상수 (8.314J/K mol)
T : 절대온도 (K)
A : 진동인자 ( 충돌빈도를 나타냄 )

◆ k ∝ A
◆ 지수항 Ea/RT는 음의 부호를 가지고 있기 때문에 속도상수는 활성화 에너지가 증가 할 수록 감소하고, 온도가 증가할수록 증가한다.

위의 식에 양변 각각 log를 취해주게 되면,

log k 〓 log A - log exp(-Ea/RT)
≫ log k 〓 log A - (Ea/RT) log e
≫ log e ≒ 0.434

≫
≫ ( log A 는 상수취급 〓 const )

에스테르화 반응 - 카르복시산과 알코올을 산 촉매 하에서 반응시키면 에스테르를 생성하고 이 에스테르를 가수분해 시키면 카르복시산과 알코올로 분해된다.

R-COOH + R-OH R-COO-R` + H2O

아세트산 메틸의 가수 분해 반응은 에스테르화 반응의 역반응으로 이 반응 역시 산 촉매 하에 이루어진다.

가수분해 - 어떤 화합물에 물 분자가 더해져 일어나는 화학반응
에너지의 평형을 이루기 위해서 일어난다.
실험결과
- 이 반응에서 물의 양은 에스테르의 양보다 훨씬 크기 때문에 다음 1차 속도식에 따른다.

2.303 log C 〓 -kt +Const

C는 시간 t에 따른 에스테르의 농도이며 Const는 적분상수이다.

1. log C vs. t의 그래프를 만들어 기울기로부터 속도상수 k를 구하라.
◎ 아세트산 메틸의 초기 몰수 〓 0.062 mol≫ 아세트산 메틸의 양 〓 (vial병+아세트산 메틸) - (빈 vial병)
〓 34.713g - 30.082g
〓 4.631g
≫ 아세트산 메틸의 몰 질량 〓 74g
≫ 아세트산 메틸의 몰 수 〓 (4.631g÷74g)
≒ 0.062 mol
◎ 14℃ 적정

시간
NaOH(ml)
CH3COOH
남은아세트산메틸
몰농도
log C
2.303log C
바로
21.5
0.0043mol
0.0577mol
0.5495
-0.26001
-0.59881
15분뒤
22
0.0044mol
0.0576mol
0.5486
-0.26077
-0.60055
30분뒤
23
0.0046mol
0.0574mol
0.5467
-0.26228
-0.60402
45분뒤
23.5
0.0047mol
0.0573mol
0.5457
-0.26303
-0.60577
CH3COOH의 양
≫ CH3COOH와 NaOH의 중화적정은 1:1의 비율로 적정되기 때문에 CH3COOH의 몰수가 NaOH의 몰수라고 할 수 있다.
≫ 0.2N NaOH 〓 0.2M NaOH ( ∵ NaOH는 OH- 이온이 하나이기 때문에)
≫ 0.2M 〓 χ / ( NaOH의 부피(ml) ÷ 1000 )
≫ χ 〓 NaOH의 몰 수 ( 〓 CH3COOH의 몰 수)
남은 아세트산 메틸
≫ 남은 아세트산 메틸의 몰수는 CH3COOH와 CH3OH로 가수분해되


자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=13123176&sid=leesk55&key=



[문서정보]

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