왜 단일 단계 반응에서는 계수가 차수라고 단정지을 수 있는 것인가요?

Question

안녕하세요. 화학 반응 중에서 왜 단일 단계 반응에서는 반응식의 계수가 반응속도식에서의 차수와 같다고 단정지을 수 있는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 단일 단계 반응에서 반응식의 계수가 반응 속도식에서의 차수와 일치하는 이유는 반응 속도를 결정하는 분자 수준 과정과 반응 차수의 정의와 관련이 있습니다.

반응속도식에서 반응 차수는 속도가 각 반응물 농도에 얼마나 민감한가를 나타내는데요, 우선 단일 단계 반응은 한 번의 충돌로 반응이 일어나는 과정입니다. 이 반응은 단일 단계에서 A와 B가 동시에 충돌해야만 C가 형성되는데요 따라서, 반응 속도는 충돌 확률에 비례합니다. 이때 단일 단계 반응에서 반응물 계수는 반응물 분자가 동시에 참여해야 하는 수를 나타내는데요 반응 속도는 바로 그 동시 충돌 확률에 비례하므로, 반응식의 계수와 속도식의 지수가 일치하는 것입니다.

다만 복합 반응에서는 속도 결정 단계가 전체 반응과 다를 수 있는데요 이 경우 반응식의 계수와 속도식 차수가 일치하지 않을 수 있기 때문에 따라서, 계수가 차수와 일치한다는 것은 단일 단계 반응에만 해당되는 일반 법칙이라고 보시면 됩니다. 감사합니다.