평균 반응 속도란?
평균 반응 속도는 화학 반응이 진행되는 동안 일정 시간에 걸쳐 반응물이나 생성물의 농도가 얼마나 빠르게 변하는지를 나타내는 값입니다. 단위는 mol/(L·s)로 표현합니다. 반응물은 소모되고 생성물은 만들어지기 때문에, 모든 화학종이 동일하게 공유하는 하나의 '반응 속도'를 정의하기 위해 화학량론 계수로 보정합니다.
계산기 사용 방법
먼저 추적하려는 대상이 반응물(농도 감소)인지 생성물(농도 증가)인지 선택하세요. 그다음 처음 농도와 나중 농도를 mol/L 단위로, 처음 시간과 나중 시간을 초(s) 단위로 입력하고, 균형 맞춘 반응식에서 해당 화학종의 화학량론 계수를 넣습니다. 계산기는 평균 반응 속도와 함께, 계산에 사용된 농도 변화량과 시간 변화량을 함께 보여줍니다.
공식 설명
반응물 A의 경우: \(\text{속도} = -\dfrac{\Delta[A]}{a \cdot \Delta t}\). 앞에 붙은 음의 부호는 음수인 농도 변화를 양의 속도로 바꿔 줍니다. 생성물 P의 경우: \(\text{속도} = \dfrac{\Delta[P]}{b \cdot \Delta t}\). 계수(\(a\) 또는 \(b\))로 나누면 속도가 정규화되어, 어떤 화학종을 기준으로 하든 전체 반응의 동일한 반응 속도 값을 얻을 수 있습니다.
예제 풀이
반응식 2 N₂O₅ → 4 NO₂ + O₂를 생각해 봅시다. [N₂O₅]가 10초 동안 1.00 mol/L에서 0.60 mol/L로 감소했고, 계수는 2라고 합시다. \(\Delta[A] = 0.60 - 1.00 = -0.40\ \text{mol/L}\), \(\Delta t = 10\ \text{s}\)입니다. 속도는 다음과 같습니다.
$$\text{속도} = -\frac{-0.40}{2 \times 10} = \frac{0.40}{20} = 0.02\ \text{mol/(L}\cdot\text{s)}$$
자주 묻는 질문
왜 계수로 나누나요? 반응물의 소멸 속도와 생성물의 생성 속도가 모두 반응식에 대한 하나의 동일한 '반응 속도'로 나타나도록 하기 위해서입니다.
반응물인데 왜 결과가 양수인가요? 앞에 붙은 음의 부호가 음수인 농도 변화를 상쇄하기 때문에, 반응 속도는 항상 양수로 표시됩니다.
계수를 1로 두면 어떻게 되나요? 그러면 균형 반응식에 맞춰 정규화된 값이 아니라, 그 특정 화학종 자체의 농도 변화 속도를 얻게 됩니다.
