화학Ⅱ›반응 속도와 전기화학

반응 속도

Reaction Rate

직관 도입 — 왜 어떤 반응은 느린가?
💡 비유: 산 넘기
①모든 화학 반응은 '에너지 언덕(E_a)'을 넘어야 일어난다
②분자들은 운동 에너지를 가지고 있지만, 전부 같은 속도는 아니다
③E_a보다 큰 에너지를 가진 분자만 반응할 수 있다
④냉장고에 음식 보관 = 온도↓ → 분자 운동↓ → 반응(부패) 속도↓
⑤반응 속도란? = 단위 시간당 반응물 감소량 또는 생성물 증가량
온도와 분자 에너지 분포
25
50
🔍 음영 영역을 관찰하라!
①온도가 높아지면 → 분포 곡선이 오른쪽으로 퍼진다
②E_a 이상의 에너지를 가진 분자 비율이 크게 증가
③온도를 10°C 올리면 반응 속도 약 2~4배 증가
④E_a가 낮은 반응일수록 온도 효과가 상대적으로 작다
촉매의 효과
0
💡 촉매의 원리
①촉매는 새로운 반응 경로를 제공 → 활성화 에너지(E_a) 감소
②더 많은 분자가 E_a를 넘을 수 있게 됨 → 반응 속도↑
③촉매 자체는 반응 전후 변하지 않음 (소모되지 않는다)
④정반응·역반응 E_a를 동시에 낮춤 → 평형 위치 불변
반응 속도식
속도 법칙
v = k[A]m[B]n
k: 속도 상수, m·n: 반응 차수 (실험으로 결정)
아레니우스 식
k = Ae-E_a/RT
T↑ → k↑ → 반응 빠름 | Ea↓ → k↑ → 반응 빠름
📐 농도와 반응 속도
①[A]↑ → 충돌 횟수↑ → 반응 속도↑
②반응 차수(m, n)는 반응식 계수와 관계없이 실험으로만 결정
③0차 반응: 농도 무관, 1차 반응: 농도에 비례, 2차 반응: 농도 제곱에 비례
④반감기(t_½): 반응물이 절반으로 줄어드는 시간
총정리
핵심 공식
v = k[A]m[B]n
속도 상수 k는 온도와 활성화 에너지에 의존
🎯 시험 포인트
①v = k[A]^m[B]^n — m, n은 실험으로만 결정 (계수와 무관!)
②온도↑10°C → 속도 약 2~4배 (아레니우스 식)
③촉매: E_a를 낮춰 속도↑ (평형 위치는 불변)
④농도↑ → 충돌 빈도↑ → 속도↑
⑤1차 반응 반감기: t_½는 농도 무관 (방사성 붕괴와 동일 패턴)