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13.10:

속도 κ²°μ • 단계

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Chemistry
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λŒ€λΆ€λΆ„μ˜ ν™”ν•™ λ°˜μ‘μ€ 닀단계 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ— 따라 μ§„ν–‰λ©λ‹ˆλ‹€. ν•˜μ§€λ§Œ λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ μ–΄λ–»κ²Œ κ²°μ •ν• κΉŒμš”? κ· ν˜• ν™”ν•™ 방정식과 μ‹€ν—˜μ μœΌλ‘œ κ²°μ •λœ 각 단일 λ‹¨κ³„μ˜ 속도 법칙을 기반으둜 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ— λŒ€ν•œ 가섀을 μ„Έμ›λ‹ˆλ‹€.각 λ‹¨κ³„λŠ” κ³ μœ ν•œ λ°˜μ‘ 속도, 속도 μƒμˆ˜ 및 ν™œμ„±ν™” μ—λ„ˆμ§€λ₯Ό κ°€μ§‘λ‹ˆλ‹€. κ°€μž₯ 느린 단계λ₯Ό 속도 κ²°μ • 단계라고 ν•˜λ©° 순 λ°˜μ‘ 속도에 영ν–₯을 λ―ΈμΉ©λ‹ˆλ‹€. 전체 λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ 속도 법칙을 ν™•μΈν•˜κ³  μ œμ•ˆλœ λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ κ²€μ¦ν•˜λŠ” 데 μ‚¬μš©ν•  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.μ•„μ‚°ν™”μ§ˆμ†Œλ₯Ό μ§ˆμ†Œμ™€ μ‚°μ†Œλ‘œ λΆ„ν•΄ν•˜λŠ” λ°˜μ‘μ„ κ³ λ €ν•΄λ΄…μ‹œλ‹€. μ‹€ν—˜μ μœΌλ‘œ κ²°μ •λœ 속도 법칙은 λ°˜μ‘ 쀑간 생성물인 μ‚°μ†Œ μ›μžμ˜ μ‘΄μž¬μ— μ˜ν•΄ ν™•μ¦λ˜λŠ” 단일단계 λ°˜μ‘μ˜ 속도 ν‘œν˜„κ³Ό μΌμΉ˜ν•˜μ§€ μ•ŠμŠ΅λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ 전체 λ°˜μ‘μ„ κ³ λ €ν•˜μ—¬ λͺ¨λ“  단계가 λˆ„μ λ˜λŠ” λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ΄ μ œμ•ˆλ©λ‹ˆλ‹€.첫째, 속도 μƒμˆ˜λŠ” 첫 번째 단계가 속도 μ œν•œ λ‹¨κ³„μž„μ„ λ‚˜νƒ€λƒ…λ‹ˆλ‹€. κ°€μž₯ 느리기 λ•Œλ¬Έμ— 전체 λ°˜μ‘ 속도에 영ν–₯을 λ―ΈμΉ©λ‹ˆλ‹€. 이 λ‹¨κ³„μ—μ„œ μ œμ•ˆλœ 속도 법칙을 전체적인 속도 법칙과 λ™μΌν•˜κ²Œ μ„€μ •ν•  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.μ œμ•ˆλœ 이 속도 법칙은 단일단계 λ°˜μ‘λ¬Όμ˜ λΆ„μž λ†λ„λ‘œλΆ€ν„° 직접 μœ λ„λ˜λ©° μ‹€ν—˜μ μΈ 속도 법칙과 μΌμΉ˜ν•˜κ³  예츑 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ κ²€μ¦ν•©λ‹ˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ λ§Žμ€ λ°˜μ‘μ€ λΉ λ₯Έ 초기 λ‹¨κ³„λ‘œ μ‹œμž‘ν•˜λ©° λ‹€μŒμ— 속도 κ²°μ • λ‹¨κ³„λ‘œ λ„˜μ–΄κ°‘λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ 경우 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ€ μ–΄λ–»κ²Œ μ œμ•ˆλ  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆκΉŒ?λΈŒλ‘¬ν™”λ‹ˆνŠΈλ‘œμ‹€ ν˜•μ„±μ„ κ³ λ €ν•΄λ΄…μ‹œλ‹€. μ‹€ν—˜μ μΈ 속도 법칙은 μ‚°ν™”μ§ˆμ†Œμ˜ 경우 2μ°¨, 브둬 λΆ„μžμ˜ 경우 1μ°¨μž…λ‹ˆλ‹€. 첫 번째 λ‹¨κ³„λŠ” μ •λ°˜μ‘ 및 μ—­λ°˜μ‘ 속도가 λ™μΌν•œ λΉ λ₯Έ ν‰ν˜• 단계이고, κ·Έ λ‹€μŒμ˜ 두 번째 속도 κ²°μ • λ‹¨κ³„λŠ” λ°˜μ‘ 쀑간생성물을 ν¬ν•¨ν•©λ‹ˆλ‹€.결과적으둜, μ œμ•ˆλœ 속도 법칙이 쀑간 생성물을 λ³΄μœ ν•©λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ 농도λ₯Ό μ•Œ 수 μ—†λŠ” λ°˜μ‘ 쀑간 생성물을 ν¬ν•¨ν•˜λŠ” μ œμ•ˆλœ 속도 법칙과 μ‹œμž‘ λ°˜μ‘λ¬Όμ— λ”°λ₯΄λŠ” μ‹€ν—˜μ μΈ 속도 법칙을 직접 λΉ„κ΅ν•˜κΈ°λŠ” μ–΄λ ΅μŠ΅λ‹ˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ 첫 번째 단계가 ν‰ν˜• μƒνƒœλΌκ³  κ°€μ •ν•˜λ©΄ 쀑간 생성물 λ†λ„λŠ” λ°˜μ‘λ¬Όμ˜ 농도와 λ™μΌν•˜κ²Œ μ„€μ •ν•  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.이 관계λ₯Ό μ œμ•ˆλœ 속도 λ²•μΉ™μœΌλ‘œ λŒ€μ²΄ν•˜κ³  속도 μƒμˆ˜λ₯Ό 전체 속도 μƒμˆ˜μ— κ²°ν•©ν•˜λ©΄ μ‹€ν—˜μ  속도 법칙과 μΌμΉ˜ν•˜λŠ” 식이 μƒμ„±λ©λ‹ˆλ‹€. 단일 단계듀을 κ²°ν•©ν•˜μ—¬ λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ— λŒ€ν•œ 두 번째 μš”κ΅¬ 사항을 μΆ©μ‘±ν•˜λŠ” 전체적인 κ· ν˜• 방정식을 μ–»μŠ΅λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ λΈŒλ‘¬ν™” λ‹ˆνŠΈλ‘œμ‹€μ„ ν˜•μ„±ν•˜λŠ” λ°μ„œ μ œμ•ˆλœ 2단계 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ΄ μœ νš¨ν•©λ‹ˆλ‹€.

13.10:

속도 κ²°μ • 단계

κ΄€λ ¨ λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜

닀단계 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ—μ„œ, μ΄ˆλ“±ν•™κ΅ 단계 쀑 ν•˜λ‚˜λŠ” λ‹€λ₯Έ 단계보닀 ν˜„μ €ν•˜κ²Œ 느리게 μ§„ν–‰λ©λ‹ˆλ‹€. 이 κ°€μž₯ 느린 λ‹¨κ³„λŠ” 속도 μ œν•œ 단계(λ˜λŠ” 속도 κ²°μ • 단계)라고 ν•©λ‹ˆλ‹€. λ°˜μ‘μ€ κ°€μž₯ 느린 단계보닀 λΉ λ₯΄κ²Œ 진행될 수 μ—†μœΌλ―€λ‘œ 속도 κ²°μ • λ‹¨κ³„λŠ” 전체 λ°˜μ‘ 속도λ₯Ό μ œν•œν•©λ‹ˆλ‹€.

속도 κ²°μ • λ‹¨κ³„μ˜ κ°œλ…μ€ μ°¨μ„  νμ‡„λ‘œ μΈν•œ 짧은 νŠΈλž˜ν”½ 병λͺ© ν˜„μƒμœΌλ‘œ 4 μ°¨μ„  κ³ μ†λ„λ‘œμ˜ λΉ„μœ μ—μ„œ 이해할 수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ°¨λŸ‰μ΄ μ£Όν–‰ν•  수 μžˆλŠ” 전체 속도에 영ν–₯을 λ―ΈμΉ˜λŠ” 병λͺ© ν˜„μƒκ³Ό λ§ˆμ°¬κ°€μ§€λ‘œ κ°€μž₯ 느린 μ΄ˆλ“±ν•™κ΅ λ‹¨κ³„λŠ” 순 λ°˜μ‘ 속도에 영ν–₯을 λ―ΈμΉ©λ‹ˆλ‹€.

μš”μœ¨λ²•μ€ μ΄ˆλ“±ν•™κ΅ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ κ· ν˜• 작힌 ν™”ν•™ λ°©μ •μ‹μ—μ„œ 직접 νŒŒμƒλ  수 μžˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜, 이것은 λŒ€λΆ€λΆ„μ˜ ν™”ν•™ λ°˜μ‘μ— λŒ€ ν•œ 경우, μ–΄λ”” κ· ν˜• 된 방정식 μ’…μ’… ν™”ν•™ μ‹œμŠ€ν…œμ˜ μ „λ°˜μ μΈ λ³€ν™”λ₯Ό λ‚˜νƒ€λƒ…λ‹ˆλ‹€., 닀단계 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ—μ„œ λ°œμƒ. λ”°λΌμ„œ, 속도법은 μ‹€ν—˜λ°μ΄ν„°λ‘œλΆ€ν„° κ²°μ •λ˜μ–΄μ•Ό ν•˜λ©°, λ°˜μ‘λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ€ 이후에 μ†λ„λ²•μ—μ„œ μΆ”λ‘ λ˜μ–΄μ•Ό ν•œλ‹€.

예λ₯Ό λ“€μ–΄ NO2 및 CO의 λ°˜μ‘μ„ κ³ λ €ν•˜μ‹­μ‹œμ˜€.

Eq1

225 Β°C μ΄μƒμ˜ μ˜¨λ„μ—μ„œμ΄ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μ‹€ν—˜ 속도 법은 λ‹€μŒκ³Ό 같이 ν•©λ‹ˆλ‹€.

Eq2

μš”κΈˆλ²•μ— λ”°λ₯΄λ©΄, CO에 λŒ€ν•˜μ—¬ NO2 및 1μ°¨ μˆœμœ„μ— λŒ€ν•˜μ—¬ λ°˜μ‘μ€ 첫번째 μˆœμ„œμž…λ‹ˆλ‹€. 이것은 단단 이쀑 λΆ„μž 기계μž₯μΉ˜μ™€ μΌμΉ˜ν•˜κ³ , 이 λ°˜μ‘ 기계μž₯μΉ˜κ°€ κ³ μ˜¨μ—μ„œ 이 ν™”ν•™ 곡정을 μœ„ν•΄ μœ νš¨ν•  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

κ·ΈλŸ¬λ‚˜, 225Β°C μ΄ν•˜μ˜μ˜¨λ„μ—μ„œ, λ°˜μ‘μ€ NO2μ—λŒ€ν•˜μ—¬ 제2 μˆœμ„œμΈ λ‹€λ₯Έ λΉ„μœ¨ 법에 μ˜ν•΄ κΈ°μˆ λ©λ‹ˆλ‹€ :

Eq3

이 속도 법은 단일 단계 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜κ³Ό μΌμΉ˜ν•˜μ§€ μ•Šμ§€λ§Œ λ‹€μŒ 2 단계 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜κ³Ό μΌμΉ˜ν•©λ‹ˆλ‹€.

Eq4

금리 κ²°μ •(느린) λ‹¨κ³„λŠ” NO2 농도에 λŒ€ν•œ 2μ°¨ μ˜μ‘΄λ„λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄λŠ” 속도법을 λΆ€μ—¬ν•˜κ³ , 두 개의 κΈ°λ³Έ λ°©μ •μ‹μ˜ 합은 전체적인 μˆœλ°˜μ‘μ„ μ œκ³΅ν•œλ‹€.

일반적으둜, 속도 κ²°μ •(느린) 단계가 λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ˜ 첫 번째 단계일 λ•Œ, μ „λ°˜μ μΈ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ 속도법은 이 λ‹¨κ³„μ˜ μš”μœ¨λ²•κ³Ό λ™μΌν•˜λ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜, 속도 κ²°μ • 단계가 κΈ‰μ†ν•˜κ²Œ 가역적인 λ°˜μ‘μ„ μˆ˜λ°˜ν•˜λŠ” μ΄ˆλ“±ν•™κ΅ 단계에 선행될 λ•Œ, μ „λ°˜μ μΈ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ λΉ„μœ¨λ²•μ€ λ°˜μ‘ μ€‘κ°„μžμ˜ μ‘΄μž¬λ•Œλ¬Έμ— λ„μΆœν•˜κΈ° μ–΄λ €μšΈ 수 μžˆλ‹€.

μ΄λŸ¬ν•œ 경우, μ „λ°© 및 μ—­κ³΅μ •μ˜ λΉ„μœ¨μ΄ 같을 λ•Œ κ°€μ—­λ°˜μ‘μ΄ ν‰ν˜•ν™”λœλ‹€λŠ” κ°œλ…μ„ ν™œμš©ν•  수 μžˆλ‹€.

예λ₯Ό λ“€μ–΄, NOκ°€ 쀑간쒅N2 O2λ₯Όμ‚°μΆœν•˜κΈ° μœ„ν•΄ μ΄μ§ˆν™”λ˜λŠ” 가역적인 μ΄ˆλ“±λ°˜μ‘μ„κ³ λ €ν•œλ‹€. 이 λ°˜μ‘μ΄ ν‰ν˜•μ—μžˆμ„ λ•Œ :

Eq5

μ΄λŸ¬ν•œ ν‘œν˜„μ€ λ°˜μ‘μ„± NO의 κ΄€μ μ—μ„œ μ€‘κ°„μ˜ 농도λ₯Ό ν‘œν˜„ν•˜κΈ° μœ„ν•΄ μž¬λ°°μ—΄λ  수 μžˆλ‹€.

Eq6

이 접근법은 λ°˜μ‘ μ€‘κ°„μžκ°€ μžˆμ„ λ•Œ μ „λ°˜μ μΈ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ λΉ„μœ¨ 법λ₯ μ„ κ³΅μ‹ν™”ν•˜λŠ” 데 ν™œμš©λ  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ—μ„œ 속도 법을 νŒŒμƒμ˜ 예

2단계 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ΄ μ œμ•ˆλœ μ§ˆμ†Œ μΌμ‚°ν™”μ§ˆμ†Œμ™€ λΆ„μž μ—Όμ†Œ μ‚¬μ΄μ˜ λ°˜μ‘μ„ κ³ λ €ν•˜μ‹­μ‹œμ˜€.

Eq7

이 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ€ 방정식을 λ„μΆœν•˜κ³  μ „λ°˜μ μΈ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ 속도 법을 μ˜ˆμΈ‘ν•˜λŠ” 데 μ‚¬μš©ν•  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ²˜μŒμ—λŠ” 두 가지 κΈ°λ³Έ λ°˜μ‘μ„ μΆ”κ°€ν•¨μœΌλ‘œμ¨ μ „λ°˜μ μΈ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ 방정식이 얻어진닀.

Eq8

이 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ—μ„œ μš”μœ¨λ²•μ„ λ„μΆœν•˜κΈ° μœ„ν•΄ 두 가지 κΈ°λ³Έ 단계에 λŒ€ν•œ μš”κΈˆ 법λ₯ μ΄ μž‘μ„±λ©λ‹ˆλ‹€.

Eq9

μ œμ•ˆλœ λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ— λ”°λ₯΄λ©΄ 2λ‹¨κ³„λŠ” 속도 κ²°μ • 단계이닀. λ”°λΌμ„œ μ „λ°˜μ μΈ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μš”κΈˆλ²•μ€ 이 κΈ°λ³Έ λ‹¨κ³„μ˜ μš”κΈˆλ²•κ³Ό κ°™μ•„μ•Ό ν•©λ‹ˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜, 2λ‹¨κ³„μ˜ 속도법은 쀑간 μ’… 농도,[NOCl2]λ₯Όν¬ν•¨ν•œλ‹€. 이λ₯Ό μˆ˜μ •ν•˜κΈ° μœ„ν•΄, 제1μ΄ˆλ‹¨κ³„μ˜ μš”μœ¨λ²•μ€ λ°˜μ‘μ„± λ†λ„μ˜ κ΄€μ μ—μ„œ 쀑간 농도에 λŒ€ν•œ ν‘œν˜„μ„ λ„μΆœν•˜λŠ” 데 μ‚¬μš©λœλ‹€.

1단계가 ν‰ν˜•μ— μžˆλ‹€κ³  κ°€μ •ν•©λ‹ˆλ‹€.

Eq10

이 ν‘œν˜„μ„ 2단계 수읡λ₯ μ— λŒ€ν•œ κΈˆλ¦¬λ²•μœΌλ‘œ λŒ€μ²΄ν•©λ‹ˆλ‹€.

Eq11

이 ν…μŠ€νŠΈλŠ” Openstax, ν™”ν•™ 2e, μ„Ήμ…˜ 12.6: λ°˜μ‘ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ—μ„œ μ μš©λ©λ‹ˆλ‹€.