학문
왜 동일한 반응물이라도 온도에 따라서 반응 속도가 달라지나요?
안녕하세요. 화학 반응이 진행될 때 왜 동일한 반응물이라도 온도에 따라서 반응 속도가 달라지며, 온도를 높이면 속도 상수가 증가하는 이유는 무엇인지 궁금합니다.
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안녕하세요. 화학 반응 속도가 온도에 따라 달라지는 이유는 분자 운동과 활성화 에너지와 관련이 있는데요, 우선 반응물이 반응을 일으키려면 서로 충돌해야 하는데, 온도가 높아지면 분자들의 평균 운동 에너지가 증가합니다. 운동 에너지가 증가하면 충돌 빈도가 증가하고, 분자들이 서로 부딪칠 때 충분한 에너지를 갖게 되어 반응이 일어날 확률이 높아집니다.
이때 모든 화학 반응에는 반응물이 생성물로 변하기 위해 넘어야 하는 에너지 장벽, 즉 활성화 에너지(Eₐ)가 존재하는데요, 온도가 높아지면 더 많은 분자가 이 활성화 에너지 이상을 갖게 되어 반응할 수 있으며 이를 수학적으로 표현하면 아레니우스 방정식을 표현할 수 있습니다. 즉 온도가 높을수록 분자 운동이 활발해지고, 충돌할 때 활성화 에너지를 충분히 갖는 분자가 많아지는데요, 그 결과 같은 반응물이라도 반응 속도가 빨라지고, 속도 상수 k가 증가하는 것입니다. 감사합니다.