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13.2:

반응 속도 측정

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Chemistry
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Measuring Reaction Rates

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반응 속도는 시간의 함수로써 반응물 또는 생성물의 농도 변화를 결정하여 계산할 수 있습니다. 농도 변화는 편광측정법, 분광측정법 또는 압력 측정법과 같은 실험 기법으로 측정할 수 있습니다. 편광측정법은 평면 편광 조명과 한 평면을 따라 향하는 전기장을 사용합니다.이 방법에서는 편광 빛을 회전시키는 화합물의 능력을 측정하며 회전은 존재하는 화합물의 분자 구조에 따라 달라집니다. 포도당과 과당을 생성하는 자당의 가수 분해를 고려해보세요. 편광계는 반응하는 자당 용액을 통해 들어오는 평면 극광의 회전 정도를 측정하는 데 사용됩니다.자당은 시계방향 회전을 일으키는 반면 포도당과 과당은 시계반대방향 회전을 일으킵니다. 정해진 시간 간격으로 빛의 회전 정도를 측정하여 자당, 포도당 또는 과당의 상대적 농도를 계산하고 반응 속도를 결정할 수 있습니다. 반응 속도는 또한 반응물이나 생성물의 특정한 파장의 빛을 흡수하는 능력을 활용하고 분광 광도 측정법을 사용하여 측정할 수 있습니다.주목 물질의 농도가 높을수록 광 흡광도가 강해집니다. 예를 들어 무색의 수소 기체는 보라색 요오드 증기와 반응하여 무색의 요오드화수소를 형성합니다. 요오드 증기는 황록색 영역의 빛을 흡수하고 보라색 빛을 반사합니다.반응 중에 분광 광도계는 샘플이 흡수하는 빛의 양을 측정하고 전송된 빛을 분석합니다. 따라서 반응이 진행됨에 따라 황녹색 빛의 흡수력 감소에 의해 요오드 증기 농도의 감소가 관찰됩니다. 비어-람베르트 법칙을 사용하여 서로 다른 시점에 흡수되는 빛의 강도를 계산할 수 있으며 이 강도는 농도 변화와 관련이 있습니다.또는 반응물 또는 생성물 중 하나가 기체인 경우 압력 측정법을 사용하여 압력 변화를 모니터링하여 반응 속도를 결정합니다. 예를 들어 과산화수소의 분해 중 반응 속도을 압력계로 연구하여 방출되는 산소 기체의 압력을 모니터링합니다. 반응이 진행되어 더 많은 산소 기체가 증발되면 압력은 증가합니다.이상 기체 방정식을 사용하여 서로 다른 시점에 기록된 압력 값을 농도로 변환합니다. 시간의 함수로써의 농도 변화를 사용하여 반응 속도를 결정합니다. 반응이 길어질 경우 반응 혼합물에서 일정한 시간 간격으로 샘플 또는 액체를 추출할 수 있습니다 그런 다음 가스 크로마토그래피, 질량 분석 또는 적정화와 같은 계측기 기술을 사용하여 상대 농도를 측정하여 반응 속도를 계산합니다.

13.2:

반응 속도 측정

편광학은 화학 반응 중에 광학 활성 물질의 농도 및 반응 역학을 측정하기 위해 화학 운동학에 응용 프로그램을 찾습니다. 광학 활성 물질은 이를 통과하는 선형 편광광의 편광 평면을 회전시키는 기능을 가지고 있습니다. 광학 활동은 물질의 분자 구조에 기인한다. 일반 단색 광은 편광되지 않으며 전파 방향에 수직으로 가능한 모든 평면에서 전기장의 진동을 가지고 있습니다. 편광되지 않은 빛이 편광기를 통과하면 한 평면의 진동을 유지하는 선형 편광 빛이 나옵니다.

편광계 계측기는 광학 활성 물질에 의해 생성된 빛의 편광 방향 또는 회전을 결정합니다. 편광계에서, 비행기 편광은 반응용액을 포함하는 튜브에 도입되고, 시스템을 방해하지 않고 반응을 따를 수 있다. 시료에 광학비활성 물질이 포함되어 있는 경우 편광광의 평면 방향에 변화가 없을 것입니다. 빛은 분석기 화면에서 동일한 강도로 표시되며 회전 판독(ɑ)의 각도는 0도를 읽습니다.

그러나, 반응 시료에 광학 활성 화합물의 존재는 통과 편광 광의 평면의 회전을 야기한다. 나오는 빛은 덜 밝습니다. 분석기 장치의 축은 최대 밝기를 관찰하기 위해 시계 방향(dextroatory) 또는 시계 반대 방향으로 회전해야 합니다. 분석기를 회전해야 하는 방향은 존재하는 화합물의 특성에 따라 달라집니다. 측정된 광학 회전은 시료에 존재하는 광학 활성 물질의 농도에 비례한다. 서로 다른 시점에서 회전 측정각도를 분석함으로써, 광학 활성 화합물의 농도는 시간의 함수로서 결정될 수 있다.

분석

분광법과 같은 광학 실험 기술은 또한 화학 반응을 모니터링하고 반응 역학에 대한 정량적 정보를 확보하기 위해 자주 사용됩니다. 분광법을 사용하여, 특정 파장의 빛은 반응 샘플을 통과하기 위해 만들어집니다. 샘플 내의 분자 또는 화합물(reactant 또는 product)은 검출기에 의해 측정되는 나머지 양을 전송하는 동안 일부 빛을 흡수할 수 있다. 흡수된 빛의 양은 관심 있는 화합물 또는 분자의 농도에 달려 있습니다. 예를 들어, 화합물의 농도가 높을수록 흡수율이 커지다. 흡광도로부터, 계측기는 관심 있는 화합물의 농도를 결정할 수 있을 것이다. 반응 시료에서, 주기적으로 측정된 흡광도는 시간의 함수로서 반응제 또는 제품의 농도를 계산합니다.

압력 측정

가스상 물질을 포함하는 반응의 경우, 반응 운동학은 압력의 변화의 함수로서 가스의 두더지 수의 변화를 정량화하는 데 따른다. 가스 상 반응의 실험 설정은 기체 반응제 또는 제품의 압력을 측정할 수 있는 기압계에 연결될 수 있습니다. 반응이 진행됨에 따라 반응의 압력이 감소하고 (또는) 제품의 압력이 증가합니다. 이것은 시간의 함수로서 기마계에 의해 측정될 수 있다. 이상적인 가스 법을 채택함으로써 가스의 농도는 부분 압력에 비례하며 화학 반응속도를 계산할 수 있습니다.