Ride the Storm: Navigating Through Unstable Periods / Katerina Rudko (Belka G...
완성본
1. ※ 주 : 본 발표는 일반화학 교과서를 기초로 만들어졌
습니다
화학반응 속도론 -
14.11~14.16
이 양식의 저작권은 리뷰왕 김리뷰에게 있습니다.
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2. 과학자는 직선을 좋아한
다.
-우선 온도의 영향이다. 정성적으로 온도가 증가하면 대
부분의
반응이 빨라진다.
3. -스웨덴의 화학자 Svante Arrhenius가 자신의 이름을 딴
식을
발표하였는데 속도상수 k와 온도의 관계를 나타낸 식이
다.
Arrhenius 식이
다.
Ea는 활성화에너지이
다.
4. 애초에 그래프는 분수꼴로 그리고 식은 지수로 써 놓는
거지
※ 참고 ; 활성화 에너지(-Ea, activation
energy)
-화학 반응이 진행되기 위한 최소한의 에너지.
온도에는 무관하며 반응에 따라 다른 값을 가진다.
활성화 에너지가 클수록 속도 상수는 온도에 따라 더 크
게
변하는데, 이는 Arrhenius 식에서 확인할 수 있다.
-사실 지수 형태보다 상수 k의 로그와 온도의 분수꼴의
관계를
나타내는 것이 사용하기에 더 쉽다. 이는 707쪽에 있다.
5. 편리한 식이
다.
문제내기도 좋
다
-Arrhenius 식을 이용하면 한 온도에서의 속도 상수로부
터
다른 온도에서의 속도 상수를 구할 수 있다. 709쪽에 있
다.
6. 이것은 당구공이다(※주 ; 아닙니
다.)
-충돌이론이다. 교과서의 저자는 분자를 강하게 충돌하면
여러 조각으로 깨지는 불량 당구공에 비유했다. 710쪽에
있다.
7. -비유 말고 정량적으로 나타내기 위해선 분자의 충돌 빈
도와
E최소이상의 운동에너지를 갖는 충돌의 분율이 필요하다.
8. -충돌 빈도는 σʋrelNA
2[A][B]로 나타낼 수 있다. 반응 속
도는 ‘충돌빈도 X 충분한 에너지를 갖는 충돌 분율’로 나
타낼 수 있다.
ʋrel=
8R
T
πμ ( )
μ=
MAMB
MA+MB
이
다.
9. - 즉, 반응속도= σʋrelNA
k=
반응속
도
[A][B]
이
다.
2[A][B] × e-E최소/RT
속도상수 k=σʋrelNA
2 e-E최소/RT 가 된다. 711쪽에 있다.
10. - 여기서 끝이 아니
다.
이보시오 의사양반 그게 무슨 소
리오?
외울 것이 늘어나는 소리 입
니다.
11. - 방금까지 배운식을 실제로 대입해보면 속도상수가 대체
로
작게 나올 것이다. 문제는 충돌할 때의 배향에 있다.
12. - 아까부터 계속 쓰이는 배경처럼 충돌할 때에 분자들이
갖는 배향에 따라 반응이 안 일어 날 수도, 전혀 다르게 될
수도 있다.
13. - 이것을 입체 요건이라 한다. 이 요건에 해당하는 입체인
자 P 를 도입해 k=P × σʋrelN2 e-E최소/RT 로 바꿀 수 있다.
A
712쪽에 있다.
14. - 당구공도 스핀따라 다른 방향으로 반사되는 걸 보건데,
당구공 비유는 매우 적절했던 것 같다.
뭐
래
15. 사진은 없다. 좀 쉬어가
자
적당한 사진을 못 찾았다곤 말 못
한다.
- 다음은 전이 상태 이론이다. 이제 반 정도 왔다.
16. 충돌이론보다 좋은 거면 충돌이론 왜 써 놓은
거야...
- 활성화 착물 이론이라고도 부르는 이론으로, 입체 요건
이
까다로운 경우에도 속도 상수를 계산할 수 있다는 장점이
있다.
17. - 전이 상태 이론에서는 두 분자가 접근해 서로에게 영향
을
줄 수 있을 만큼 가까워 지면 변형이 일어나는 것으로 본
다.
이렇
게.
18. 여기선 이것이 활성화 착물이
다.
이 그래프를 전문용어로 ‘반응 프로파일’이라고 한다. 있어
보인다.
- 그러니까 충돌 또는 용매로부터의 충격으로 분자가 즉각 분해
되지
않는 것으로 본다. 대신 활성화 착물을 형성하는 것으로 본다.
19. 이게 에너지 장벽이라는 것이다. 못 넘으
면 꽝.
- 전이 상태 이론에서는 활성화 착물에서의 에너지와
반응 물 간의 에너지 차이를 활성화 에너지로 본다.
20. 여기도 사진이 없는 걸 봐선 발표자가 귀찮은 것 같으니 이
해하자.
그림은715쪽 그림 14.31에
있다.
영어로는 potenital energy surface라
쓴다.
- 퍼텐셜 에너지 표면이라는 것도 있는데, 그것은 삼차원
에서
반응 과정의 에너지 변화를 원자 위치의 함수로 시각화
한다.
21. 책으로는 세 장 정
도?
- 이제 촉매작용이다. 소단원 개수로는 반이 남았지만
실제로 양은 매우 매우 조금 남아있다.
22. - 촉매를 왜 쓰는가? 반응 속도를 높이기 위해
서다.
당연한 거 굳이 언급한
다.
23. - 촉매의 영어표현인 catalyst의 어원은 ‘함께하여 분해
함’
이라는 뜻의 그리스어인데, 이런 걸론 아는 척도 못 한다.
24. - 촉매는 반응에서 소량만 필요한데, 이는 촉매가 계속해
서
반복 작용하기 때문이다. 그 이유는 모두 알고 있을 것이
다.
캠
벨.jpg
25. Br2(aq) + H2O2(aq) 2 Br-(aq) + 2 H+(aq) + O2(g)
2 Br-(aq) + H2O2(aq) + 2 H+ Br2(aq) + 2 H2O(l)
- 촉매에는 두 종류가 있다. 첫 번째로 균일촉매는
반응물과 동일한 상(Phase)에서 작용하는 촉매이다. 716
쪽.
브로민과 과산화 수소가 만나
면
산소가
뙇!
브로민은 그대로 남는
다.
26. - 둘째는 불균일 촉매. 보통 미립 형태 또는 다공성의 고
체인데,
그 이유는 이런 형태가 더 넓은 표면적을 제공하기 때문
이다.
27. - 대표적인 공업용 촉매로는 자동차의 촉매 변환기가 있
다.
촉매 변환기는 연소되지 않은 연료를 빠르고 완전히 연소
시킨다.
이렇게 생겼
다.
28. 이게 그 유명한 열쇠-자물쇠 모형
이다.
- 생체촉매인 효소(enzyme)은 단백질로 구성된 촉매이다.
효소가 특정 기질과 결합하는 것을 맞춤 메커니즘이라 한
다.
29. 역시 문제내기 좋
다.
- 촉매 단원의 꽃인 Michaelis-Menten 메커니즘의 차례
다.
여기서부터는 촉매반응의 속도를 알아낼 수 있다.
30. [E] [S]
2 0
k
- 속도 식의 유도는 생각보다 쉽
다.
[S]
생성물의 형성 속도
M
K
720쪽에 있는 Michaelis-Menten 식
이다.
31. [E] [S]
2 0
[S]
생성물의 형성 속도
M
k
K
- 생성물의 형성 속도는 k2[ES]이다. 그런데 ES는 중간체
다.
그러니 [ES]의 농도를 알아야 한다.
32. [E] [S]
2 0
[S]
생성물의 형성 속도
M
k
K
- 정류상태 근사법을 쓰기로 한다. [ES]의 생성속도는
k1[E][S]-k1ʹ[ES]-k2[ES]=0 인 것을 알 수 있다.
33. [E] [S]
2 0
[S]
생성물의 형성 속도
M
k
K
- 우리는 반응중에 있는 [E]를 알아낼 방법이 없다.
그러나 [E]0=[E]+[ES]인 것은 확실하게 알 수 있다.
34. [E] [S]
2 0
[S]
생성물의 형성 속도
M
k
K
- 그럼 이를 이용해 식을 이렇게 바꿀 수 있다.
k1[E]0[S]-k1[ES][S]-k1ʹ[ES]-k2[ES]=0
35. [E] [S]
2 0
[S]
생성물의 형성 속도
M
k
K
- 이제 [ES]를 가진 항을 우변으로 넘겨 보자.
k1[E]0[S]=(+k1[S]+k1ʹ+k2)[ES]
36. [E] [S]
2 0
[S]
생성물의 형성 속도
M
k
K
- 양 변을 k1으로 나누고 KM을 책에서 정의한 것 처럼 정
의하자.
[E]0[S]=(KM+[S])[ES]가 나오고, 이제 [ES]를 정의할
수 있다.
37. [E] [S]
2 0
[S]
생성물의 형성 속도
M
k
K
짝짝
짝
- 이제 아~까 써 놓은 k2[ES]에 [ES]값을 대입하자.
그러면 책에 있는 Michaelis-Menten 식이 나오게 된다.
39. - 참고로 촉매들을 사용하다 보면 어떤 분자가 촉매 표면에 매우 강하
게
흡착하여 촉매를 비활성화 시키는데, 이를 중독된다(Poisoned)라 한다
고 한다.
중독하면 티
모!!
발표가 끝나가니 발표자도 슬슬 미쳐
간다.
몰라도 큰 문제가 될만한 내용은 아닌 것
같다.
