[일반화학실험] 시계 반응
![[일반화학실험] 시계 반응-1](https://images.happyhaksul.com/thumb/661/660623-0001.gif)
![[일반화학실험] 시계 반응-2](https://images.happyhaksul.com/thumb/661/660623-0002.gif)
![[일반화학실험] 시계 반응-3](https://images.happyhaksul.com/thumb/661/660623-0003.gif)
분야
hwp-속도 결정 단계가 포함된 메카니즘으로 일어나는 화학 반응 중에서 반응이 시작되고 일정한 시간이 지난 후에 갑자기 용액의 색깔이 변하는 반응을 시계 반응(Clock reaction)이라 한다. 이 실험에서는 시계 반응을 살펴보고, 시계 반응에서 이 반응의 반응 차수와 속도 상수를 구해보았다. 구한 결과 반응 차수 m=2, n=1 , 속도 상수 k=2749.7 이 나왔는데 잘 나온 값이라고 본다.
(2)Introduction
-이 실험은 시계 반응을 살펴보고, 반응이 걸리는 시간을 측정해서 반응 차수와 속도 상수를 구하는 실험으로 이에 대한 이론은 다음과 같다.
시계 반응에서는 느린 속도로 일어나는 첫 번째 반응에서 생성된 화합물이 빠른 속도로 진행되는 두 번째 반응에 의하여 곧 없어져 버리게 된다. 그러나 반응이 충분히 진행되어서 두 번째 반응에 필요한 반응 물질이 모두 없어진 후에는 첫 번째 반응의 생성 물질이 용액 속에 그대로 남게 되어서 용액 속에 함께 녹아있는 지시약의 색깔을 변화시키는 역할을 하게 된다.
이 실험에서는 과산화이황산 이온()으로 아이오다이드 이온()을 산화시키는 반응을 이용한 시계 반응을 살펴보고, 이 반응의 속도 상수를 결정한다. 가 산화되어서 만들어진 아이오다인()은 용액 속의 와 결합해서 형태로 존재하게 된다.
이 반응은 매우 느리게 진행되며, 반응 속도는 다음과 같다.
용액 속에 싸이오황산 이온()을 함께 넣어주면 위의 반응에서 만들어진 는 빠른 속도로 싸이오황산 이온과 반응해서 다시 로 환원된다.
그러나 용액 속에 들어있던 작은 양의 이 모두 없어지고 나면 첫번째 반응에서 만들어진 는 지시약으로 녹말과 결합해서 진한 청색을 나타낸다. 그러므로 반응이 시작되어서 진한 청색의 녹말-착물이 나타날 때까지 걸리는 시간은 용액에 넣어준 의 농도와 첫 번째 반응의 속도에 의해서 결정된다.
따라서, 반응 용액에 일정한 양의 를 넣고, 일정한 양의 와 를 혼합한 후에 진한 청색이 나타날 때까지의 시간을 측정하면 넣어준 가 완전히 없어질 때까지 걸리는 시간을 알 수 있고, 그 값으로부터 속도 상수와 반응 차수를 결정할 수 있다.
-표준 일반화학실험, 대한화학회, 천문각, 1999, pp. 191-196