속도 법칙 계산기란?
속도 법칙(rate law, 속도식)은 화학 반응의 빠르기를 반응물의 농도와 연결해 주는 식입니다. 반응물 A와 B가 참여하는 일반적인 반응에서 속도는 \(\text{rate} = \text{k} \cdot [\text{A}]^{\text{m}} \cdot [\text{B}]^{\text{n}}\)으로 표현되며, 여기서 k는 속도 상수, [A]와 [B]는 몰 농도, m과 n은 각 반응물에 대한 반응 차수입니다. 이 계산기는 이 식을 즉시 계산해 주고, 전체 반응 차수(\(m + n\))까지 함께 알려 줍니다.
사용 방법
속도 상수 k, 반응물 A의 농도와 차수를 입력하고, 필요하면 반응물 B의 값도 입력하세요. 반응이 한 가지 반응물에만 의존한다면 두 번째 차수를 0으로 설정하면 됩니다(해당 항이 1이 되어 결과에 영향을 주지 않습니다). 계산기는 순간 반응 속도와 함께 각 농도 항을 보여 주어 어떤 항이 얼마나 기여하는지 한눈에 확인할 수 있습니다.
공식 자세히 보기
반응 차수는 화학량론 계수가 아니라 실험을 통해 결정됩니다. 0차 항은 농도와 상관없이 1의 값을 기여하고, 1차 항은 농도에 비례해 선형으로 변하며, 2차 항은 농도의 제곱에 비례합니다. 속도 상수 k는 전체 차수에 따라 단위가 달라지며, 그 결과 반응 속도는 항상 \(\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}\) 단위로 나옵니다.
계산 예시
\(k = 0.5\), \([\text{A}] = 2 \ \text{mol/L}\)이고 차수 \(m = 2\), \([\text{B}] = 3 \ \text{mol/L}\)이고 차수 \(n = 1\)이라고 가정해 봅시다. 그러면 \([\text{A}]^2 = 4\), \([\text{B}]^1 = 3\)이므로 $$\text{rate} = 0.5 \times 4 \times 3 = 6 \ \text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}$$가 됩니다. 전체 차수는 \(2 + 1 = 3\)입니다.
자주 묻는 질문
반응 차수가 분수나 음수일 수도 있나요? 네. 실험으로 구한 차수는 분수이거나 심지어 음수일 수도 있습니다. 이 계산기는 거듭제곱 함수를 사용하므로 어떤 실수 값이든 입력할 수 있습니다.
반응물이 하나뿐이면 어떻게 하나요? [B]에는 아무 값이나 두고 차수 n을 0으로 설정하면 [B] 항이 1이 됩니다.
속도 상수 k는 어떻게 구하나요? 실험에서 반응 속도와 농도를 측정한 뒤 속도 법칙을 변형하면 됩니다: \(k = \text{rate} / ([\text{A}]^{\text{m}} \cdot [\text{B}]^{\text{n}})\).
