어떤 요인이 화학 반응속도에 영향을 미치나요?
화학 반응속도는 온도, 농도, 촉매 등 여러 요인에 영향을 받습니다. 이 중에서 가장 큰 영향을 미치는 요인은 무엇인가요? 이유와 함께 설명해주세요.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
온도
온도의 경우 반응물의 에너지상태와 관련이 있습니다. 즉, 온도가 높아지면 반응물의 운동에너지가 커지게 되어 활발하게 움직이게 되므로 다른녀석들과 더 만날 기회가 증가하게 되고 이에 따라 반응이 좀더 빨라지게 되는 것이지요.
농도
농도의 경우는 인해전술이라 생각하시면 편합니다. 즉 어떤 공간안에 2명의 남자, 2명의 여자가 있으면 이들이 만나서 연인이 될 확률 보다는 똑같은 공간안에 남자 100명 여자 100명이 있다면(즉 농도가 높다면) 이들중에서 연인이 나오는 양이 확률이 훨씬 커지겠지요.
반응에서도 같은 원리로 같은 공간안에 반응물들이 많이 있다면(즉 농도가 높다면) 다른 분자와 만나서 결합을 형성할 확률도 높아지기 때문에 그만큼 반응속도도 빨라지게 되는 것입니다.
촉매
촉매의 경우는 활성화 에너지를 낮춰주므로써 반응속도를 촉진시키게 됩니다.
화학반응의 한 예로 A+B 가 만나서 C 가 되는 반응을 생각해본다면..A 와 B 가 만나는걸로 끝이 아니고 이들이 만난다음 활성화에너지라는 높은 장벽을 넘어야지만 C 가 되는 것입니다.
이 그림처럼 두개의 그래프 내에서 각각 왼쪽의 수평선은 반응물을, 오른쪽의 수평선은 반응생성물의 에너지 상태를 나타냅니다. 흔히 반응을 한다는 것은 반응을 통해서 더 에너지적으로 안정한 화합물을 이루는 것이므로 생성물의 에너지상태가 낮게 되는 것이지요. 그러나 에너지가 낮아진다고 해서 만나면 무조건 반응을 이루는 것이 아니라 활성화 에너지(곡선부분)라는 높은 장벽을 넘어야 하지요. 촉매의 경우는 여러가지 요인으로 이 활성화 에너지상태를 낮춰주기 때문에 더 쉽게 넘어갈 수 있게 하여 반응속도를 촉진시키는 것입니다.
표면적
표면적의 경우도 반응을 하기 위해 반응물끼리 만날 확률과 관련이 있습니다.
어떤 물질을 반으로 쪼개면 둘의 부피의 합은 똑같지만 표면적의 경우는 더 늘어난다는것을 아실겁니다. 이처럼 표면적이 넓어지게 되면 그만큼 반응을 하기 위해 표면에 반응할 분자들이 다가올 기회가 많아지게 되는 것이지요.
다른 예를 들어드린다면..설탕을 물에 녹일때 매우 고운 설탕은 물에 넣어주면 아주 잘 녹지만, 설탕 덩어리를 넣어주면 표면에서부터 서서히 녹기 때문에 가장 안쪽까지 다 녹으려면 조금 시간이 걸리지요. 반응도 이와 마찬가지입니다. 덩어리 상태는 표면적이 작기 때문에 만나서 반응을 하기 힘들지만 이들을 쪼개고 쪼개서 각각의 부피는 작게 하고(부피의 총합은 똑같겠죠) 표면적을 훨씬 크게 한다면 각각이 반응물과 만나서 생성물을 이룰 확률이 커지기 때문에 반응속도가 빨리지는 것입니다.
뭐가 더 특뱔하다고 할순없습니다 물질에 따라 ㅎ하학 반응에 영향울 주는 것이 틀립니다