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[자연과학] [일반화학실험] 반응 메커니즘 – 할로겐화 알킬의 가수분해
[일반화학실험] 반응 메커니즘 – 할로겐화 알킬의 가수분해 1. INTRODUCTION
이번 실험에서 우리가 알고 싶은 것은 바로 반응 메커니즘이다. 그렇다면 반응 메커니즘이란 무엇인가. 먼저 원리와 실험에 들어가기 전에 우리는 그것을 알아야 할 것이다. 반응 메커니즘은 전체 반응의 속도 법칙을 설명하기 위해 제안된 일련의 기본 반응이다. 가장 간단한 반응이라도 실제로는 기본 반응이라고 부르는 몇 가지 단계를 걸쳐 진행된다. 기본 반응은 개별 원자 및 분자가 반응의 여러 단계에서 어떻게 참여하는지를 보여준다. 따라서 기본 반응과 그것의 일련의 과정인 반응 메커니즘은 반응 속도 연구에 크게 기여하였다. 이번에 우리와 실험한 활로겐화알킬(구체적으로 이번 실험의 대상은 염화t-부틸이다.)의 가수분해 반응은 반응 메커니즘의 이론을 연구하는 데 매우 귀중한 자료를 제공해 준다. 그래서 우리가 이번에 해야 할 일은 염화 t-부틸의 가수분해 반응의 반응 속도를 구하고 그 결과를 반응 메커니즘을 밝히는 데 사용하는 것이다.할로겐화 알킬의 가수분해 반응은 다음과 같다.
이번 실험에서는 일정량의 할로겐화 알킬을 에탄올과 물의 혼합용매에 녹여 적절한 시간 간격으로 가수분해에서 생성된 염산을 수산화나트륨 표준용액으로 적정하게 함으로써 반응속도를 구한다.
우리가 반응 속도를 구한 후에 해야 할 일은 이 반응이 1차 반응인지 2차 반응인지를 알아보는 것이다. 이것이 이 실험의 한 목표이기도 하다. 1차 반응인지 2차 반응인지를 알아볼 때는 적분 속도의 법칙이 이용된다. 속도 법칙과 속도 정수를 알면 이를 이용해 반응 개시 후 어떤 시간이든 물질의 농도를 예상할 수 있다. 반대로 시간에 따른 농도 변화를 알면 적절한 속도의 법칙을 구할 수 있다.적분속도 법칙이란 농도를 시간의 함수로 표현한 식이다. 물론 그 과정에 적분이 들어가기 때문에 그런 이름이 붙었다. 이 법칙으로 우린 1차 반응의 시간 의존성과 2차 반응의 시간 의존성을 알 수 있다. 1차 반응의 적분 속도 법칙은 다음과 같다.
이식은 반응이 1차로 진행되는지 여부를 판단하는 데도 이용되며, 1차 반응의 경우 속도 정수를 구하는 데도 이용된다. 따라서 반응이 A에 대하여 1차라면 ln[A] 대 t의 그림은 직선을 보일 것이다. 이때의 기울기로 우리는 속도 정수도 알게 되는 것이다. 다음으로 2차 반응의 시간 의존성은 다음과 같다.
이식을 따르는 반응은 초기에는 농도 감소가 가파르지만 반응이 진행되면 같은 초기 농도를 갖는 1차 반응에 비해 더 천천히 농도가 감소한다. 이런 결과가 나오면 이 반응은 2차 반응이 된다. 여기서 조금의 문제점이라면 1, 2차 반응 농도에 따른 의존성은 반응 개시 후 충분한 시간이 지날 때까지 큰 차이를 보이지 않는다는 것이다. 따라서 두 반응을 구분하기 위해서는 농도 측정을 많이 해봐야 한다. 그러면 실험 데이터를 상기 사실을 이용하여 염화 t-부틸의 가수분해 반응의 반응 속도와 반응 차수를 구하고 속도 상수를 구해보자.
2. DATA & RESULT
1.온도:30C
2. 각 물질의 사용량
에탄올: 75mL, 증류수 75mL 염화t-부틸:1mL(밀도: 0.851g/mL) 아세톤: 각 실험마다 10mL씩
3) 실험가격
염화 t-부틸: 0.851g(0.8511) 염화 t-부틸의 분자량: 92.5 염화 t-부틸의 초기 농도( ): 0.0609 mol/L( ) #7회의 실험값
자료 출처 : https://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11079144&sid=qew132&key =
[문서 정보]
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