동역학 또는 화학 반응 속도는 고등학교 및 대학생 화학 학생들이 직면 한 가장 복잡한 주제 중 하나를 나타냅니다. 화학 반응 속도는 생성물과 반응물의 농도가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 설명합니다. 반응이 진행됨에 따라 반응물 사이의 충돌 가능성이 점차 낮아 지므로 속도가 감소하는 경향이있다. 따라서 화학자들은 "초기"속도로 반응을 묘사하는 경향이 있는데, 이는 처음 몇 초 또는 몇 분 동안의 반응 속도를 나타냅니다.
일반적으로 화학자는 다음과 같은 형태의 화학 반응을 나타냅니다.
aA + bB ---> cD + dD,
여기서 A 및 B는 반응물을 나타내고, C 및 D는 생성물을 나타내고, a, b, c 및 d는 균형 화학 방정식에서 각각의 계수를 나타냅니다. 이 반응에 대한 속도 방정식은 다음과 같습니다
속도 = (-1 ÷ a) d ÷ dt = (-1 ÷ b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
여기서 대괄호는 반응물 또는 생성물의 농도를 나타내고; a, b, c 및 d는 균형 화학 방정식으로부터의 계수를 나타내고; t는 시간을 나타낸다.
조사중인 반응에 대한 균형 화학 반응식을 작성하십시오. 예를 들어, 과산화수소 (H2O2)가 물, H2O 및 산소 (O2)로 분해되는 반응을 고려하십시오.
H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
"균형"반응은 화살표의 왼쪽과 오른쪽 모두에 같은 수의 각 원자 유형을 포함합니다. 이 경우 양쪽 모두 4 개의 수소 원자와 2 개의 산소 원자를 포함합니다.
소개에 제공된 방정식을 기반으로 비율 방정식을 구성하십시오. 1 단계의 예제를 계속하십시오.
속도 =-(1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
문제에서 이용 가능하거나 실험 중에 얻은 정보에 따라 농도 및 시간 데이터를 2 단계의 방정식으로 대치합니다. 예를 들어, 위에서 설명한 반응에 대해 다음 데이터가 확보되었다고 가정하십시오.
시간 (s), (M) 0, 0.250 10, 0.226
이 데이터는 10 초 후 과산화수소의 농도가 리터당 0.250 몰에서 리터당 0.226 몰로 감소했음을 나타냅니다. 그런 다음 비율 방정식은
속도 =-(1 ÷ 2) d ÷ dt =-(1 ÷ 2) (0.226-0.250) ÷ 10 = 0.0012 M / s.
이 값은 반응의 초기 속도를 나타냅니다.