속도결정과 활성화에너지 예비 자료

속도결정과 활성화 에너지

1. 실험목표 : 네 가지 다른 온도에서 crystal violet과 NaOH를 반응시켜 반응속도와 속도상수에 대한 온도의 영향을 관찰하고 이 반응의 활성화 에너지를 구해본다.

2.일차반응의 적분속도법칙

※ Beer-Lambert law : A=εlc

3. 활성화에너지 : 충돌하는 입자들의 반응이 일어나기 위하여 필요한 총 운동에너지

활성화 에너지를 측정하기 위해서는 속도상수 k에 대한 온도의 영향을 알아야 한다.

4. Svante Arrhenius는 1889년에 활성화 에너지가 속도 상수와 관련되어 있음을 발견하였다.

Arrhenius 식의 일반적인 형태는 다음과 같다.
(k : 속도상수, e : 자연로그의 밑, T : 절대온도, A : 잦음률(frequency factor),
R : 기체상수 (8.314J/molK))
위 식의 양변에 자연로그를 취하면

5. crystal violet과 NaOH의 반응

CV+(aq) + OH-(aq) → CVOH(aq) (CV : crystal violet)
반응속도 V = kCV+
반응이 진행됨에 따라 보라색의 CV는 서서히 무색의 생성물로 변한다. 이 색변화는 565nm에서 반응물 CV의 흡광도로 측정이 …(생략)

6. 이번 실험에서는 첫째, 반응차수를 알고 있는 crystal violet과 NaOH의 반응을 온도를 달리하면서(농도 동일) 시간에 따른 반응물의 흡광도를 측정하여 ln Absorbance vs. 시간 그래프로부터 각 온도에 따른 속도상수를 구해보고, 둘째, 앞에서 얻은 온도와 속도상수 data로부터 ln k vs. 1/절대온도 그래프를 그려 이 반응의 활성화 에너지를 구해본다.

7. 실험방법

① 인터페이스와 노트북을 연결하고 인터페이스의 Ch1에 colorimeter를, Ch2에는 온도 프로브를 연결한다.

② Logger Pro를 실행하고 파일열기-`Advanced Chemistry W Vernior-`”35 Activation Energy” 파일을 연다.

③ 빈 큐벳에 증류수를 채우고 colorimeter에 넣고 뚜껑을 닫는다. 화살표를 눌러 565nm 파장을 선택하고 CAL버튼을 누른다.

① water bath에 약 25℃의 물을 준비한다. 온도 프로브의 끝을 water bath에 담근다.

② 100ml 비커에 0.1M NaOH 10ml를 넣는다. 다른 100ml비커에 2.510-5M crystal violet 10ml를 넣는다. Water bath에 반응물이 든 두 비커를 놓는다. 비커에 든 용액의 온도가 water bath의 온도와 같아지도록 1분 이상 그대로 둔다.

③ water bath의 온도는 25℃로 유지되어야 하고, 반응물의 온도가 25℃가 되었을 때 두 용액을 섞고 온도 프로브로 반응물을 저으면서 1분 정도 반응이 진행되도록 한다.

④ 1분 뒤에 용액의 온도를 기록한다.

⑤ 큐벳에 용액을 담고 colorimeter에 넣은 뒤 collect버튼을 클릭한다.

⑥ 60초 동안 data를 수집하고, stop버튼을 클릭한다.(흡광도 vs. 시간 그래프가 그려진다.) 그 동안 온도 프로브는 비커에 계속 담겨 있어야 하고, 비커에서 일어나는 반응을 관찰한다.

① Data menu의 New Calculated Column 선택

② 이름으로 “ln Absorbance”선택

③ Function list에서 “ln”선택, Variables list에서 “Absorbance”선택-`Done

④ y축 라벨 클릭-`ln Absorbance 선택-` ln Absorbance vs. 시간 그래프가 그려진다.

⑤ Linear fit button클릭-` 기울