반응 차수 결정하는 법

대부분의 화학 반응 과정을 이해하기 위해서는 서로 다른 화학물질 농도가 반응 속도에 어떤 영향을 미치는지 알아야만 합니다. ‘반응 차수‘(order of reaction)는 한 개 이상의 반응물(화학물질)의 농도가 반응 속도에 어떠한 영향을 주는지를 말해줍니다. 반응의 총 차수는 모든 반응물의 차수의 총합입니다. 화학 반응식을 본다고 반응 차수를 결정하는데 도움을 받지는 못하지만, 반응식 속도를 보거나 반응을 그래프 그려보면 정보를 얻을 수 있습니다.

방법 1

방법 1 의 3:

반응 속도식 분석하기

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속도식은 반응 차수를 결정하는데 도움을 줍니다. 이 식은 각 시간에 대한 각 특정 물질의 증가율과 감소율을 보여줍니다. 다른 관련 반응식들은 반응 차수를 구하는데 별 도움을 주지 못할 겁니다.^{[1]X출처 검색하기}
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각 반응물의 차수를 구하세요. 각 반응물의 반응 속도식은 차수를 0,1 또는 2(2 이상은 굉장히 드뭅니다) 일 겁니다. 이 차수는 반응 차수를 나타냅니다. 각 차수를 봅시다:^{[2]X출처 검색하기}
- 차수 0은 그 반응물이 반응 속도에 아무런 영향을 끼치지 않는다는 뜻입니다.
- 1차수는 이 반응물의 농도가 증가할수록 반응 속도가 선형으로 증가한다는 뜻입니다. (반응물을 2배로 늘리면 속도도 2배로 늘어요).
- 2차수는 반응 속도가 반응물의 양의 제곱 배에 비례해 커진다는 뜻입니다. (반응물 양이 2배가 되면 반응 속도는 4배 증가)
- 0차 반응물은 보통 반응 속도식에서 생략되어 있습니다. 어떤 숫자든 0차는 1이기 때문입니다.
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모든 반응물들의 차수를 더하세요. 총 반응 차수는 각 반응물들의 차수의 합입니다. 각 반응물의 차수를 더하여 총 반응 차수를 구하세요. 이 숫자는 보통 2이하입니다.^{[3]X출처 검색하기}
- 예를 들어, 만약 반응물이 1차수이고 다른 반응물이 또한 1차수라면 총 반응 차수는 2차수입니다.
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방법 2

방법 2 의 3:

데이터 점 그래프 그리기

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선형 그래프란 일정한 변화율을 갖는 그래프를 의미합니다. 다른 말로, 변수에 따른 변화는 첫 번째에서 두 번째로 넘어갈 때와, 두 번째에서 세 번째로 넘어갈 때와 똑같다는 뜻입니다. 선형 그래프는 종이 위의 직선처럼 보입니다.
이 그래프는 반응 과정 중 한 순간에 남아 있는 반응물의 양을 말해줍니다. 그래프가 선형이고 반응물의 농도가 변해도 반응 속도가 변하지 않는다고 합시다. 이런 경우, 반응물은 0차수 입니다.^{[4]X출처 검색하기}
만약 이 그래프가 선형 그래프라면 이 반응물은 1차수입니다. 반응물의 농도 변화가 반응 속도에 영향을 미친다는 뜻입니다. 그래프가 선형이 아니라면 2차 반응인지 확인하기 위한 다른 그래프를 그려봐야 합니다. ^{[5]X출처 검색하기}
[1/반응물의 농도] 그래프가 선형이라면 이 반응은 2차라는 뜻입니다. 이것은 반응물의 농도의 제곱 승만큼 반응 속도가 커진다는 뜻입니다. 이 그래프가 선형이 아닐 경우, 0차수나 1차수 그래프를 그려봐야 합니다.^{[6]X출처 검색하기}
각 반응물의 선형 그래프 형태를 찾았다면, 각 반응물의 차수도 알아냈을 겁니다. 총 반응 차수를 구할 수 있습니다. 모든 반응 차수를 더하세요. 이 값이 바로 총 반응 차수입니다.^{[7]X출처 검색하기}
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방법 3

방법 3 의 3:

연습문제 풀기

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어떤 반응물의 농도를 2배로 하면 반응 속도가 2배가 된다는 것은 그 반응물은 1차수라는 것을 알아야 합니다. 이 경우, 두 반응물이 모두 1차수 입니다. 각 1차수 반응물의 차수를 더하면 총 2차수 반응식이라는 것을 알 수 있습니다.
반응물의 농도가 바뀌어도 반응 속도에 변화가 없다면 그 반응물은 0차수 라는 뜻입니다. 이 경우, 두 반응물이 모두 0차수 입니다. 각 0차수를 더하면 총 0차수 반응식이라는 것을 알 수 있죠.
이 반응에 영향을 주는 반응물의 반응 차수는 2차입니다. 두 번째 반응물은 반응 속도에 아무런 영향을 안주므로 0차수입니다. 총 합은 2차수이므로 이 반응 차수는 2차입니다.
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