반응 속도 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
{{출처 필요|날짜=2010-10-13}}
{{다른 뜻|응답 시간||[[공학]]에서의 반응 속도}}
[[파일:Rust03102006.JPG|섬네일|225px|쇠가 [[녹]]스는 반응은 느린 반응이다.]]
[[파일:Large bonfire.jpg|섬네일|225px|나무가 연소되는 반응은 빠른 반응이다.]]
[[화학]]에서 '''반응속도'''(反應速度)는 어떤 [[화학 반응]]이 진행되는 속도를 말한다. 예를 들어, 공기 중에서 쇠가 [[산화]]되는 것은 상당한 시간이 걸리는 느린 반응이지만, 부탄이 연소되는 반응은 단 몇 초만에 일어난다. 이는 다양한 변수들에 의해 영향을 받으며, 단위 시간당 화학물질의 농도 변화를 이용해 측정할 수 있다. 이때 반응 속도를 측정하기 위한 방법으로는 반응이 멈출 정도의 온도로 급랭하는 방법과 특정 파장의 빛을 쪼여 흡수되는 양을 측정하는 방법이 있다. 반응 속도에 많은 영향을 주는 요인으로 온도와 물리적인 상태를 들 수 있다. 전체 반응 속도는 단일 단계 반응 중 가장 느린 반응에 의해 결정된다. 반응 메커니즘에서 이에 해당하는 단일 단계 반응을 속도 결정 단계라고 한다. 속도 결정 단계는 전체 반응 속도에 결정적인 영향을 주는 단계라 할 수 있다. 반응 메커니즘은 크게 다음과 같이 4가지 경우로 나눌 수 있다.

1. 속도 결정 단계가 반응 메커니즘을 구성하는 여러 단일 단계 반응 중 첫 번째일 경우이다. 이때는 속도 결정 단계의 속도 계산식과 해당 반응의 전체 속도식이 정확히 일치한다.     
반응속도 이론값=73.6KJ/mol

2. 속도 결정 단계가 하나 이상의 빠른 단일 단계 반응 이후일 경우이다. 속도 결정 단계 이전의 단일 단계 반응의 경우 속도가 빠르다면 모두 평형 상태에 있다고 볼 수 있다. 이를 이용하여 속도를 구한다. 이 경우에도 속도 결정 단계의 속도식과 해당 반응의 전체 속도식이 정확히 일치한다.

3. 반응 메커니즘에서 느린 단일 단계 반응이 하나도 없는 경우이다. 이 경우는 모든 단일 단계 반응이 빠르게 진행되어 특별히 반응 속도 결정 단계라 구분하기 힘든 경우이다. 이 경우 중간체를 이용하여 속도를 구한다. 중간체는 반응성이 크고 불안정해서 많이 생기거나 많이 없어진다. 그래서 반응성이 큰 중간체의 농도가 반응 도중 일정하게 유지된다 가정하여 정류 상태 근사법을 이용한다. 압력 조건을 이용하여 더 실제에 가까운 근사를 할 수 있다.

4. 일부 단일 단계 반응이 수없이 반복되는 연쇄반응의 경우이다. 연쇄반응은 반응의 개시를 통한 반응성이 강한 반응 중간체의 생성, 전파를 통한 생성물의 형성 및 반응 중간체의 재생성, 종결에 의한 반응 중간체의 소멸 및 해당 반응의 종료로 이루어진다. 이 경우 반응 속도는 일정하게 유지되며 반응 중간체의 농도도 일정하게 유지된다.

[[화학반응속도론]]은 반응속도를 연구하는 [[물리화학]]의 한 학문이다. 화학반응속도론의 개념은 [[화학공학]], [[효소|효소학]], [[환경공학]] 등의 분야에서도 사용하고 있다.

== 속도법칙 ==
예를 들어, ''n'' A + ''m'' B → C + D 과 같은 [[화학 반응]]이 있다고 하자. 속도법칙은 화학반응의 속도와 반응물의 [[농도]]의 상관관계에 관한 화학반응속도론의 [[수학 공식]]이다. 이 공식을 이용하면 이 화학 반응의 속도 r은 다음과 같이 구할 수 있다.
:<math>\,r = k(T)[A]^{p}[B]^{q}</math>

이 공식에서 k(T)는 속도상수이다. 속도상수는 공식에서 계산되고 있는 반응물의 농도를 제외한 모든 요소를 포함하는 것이기 때문에, 일정한 숫자는 아니다. 즉, 여기에선 온도와 같은 요소들은 고려하지 않은 것이다.

지수 p와 q는 반응물의 [[반응차수]]라고 하며, 둘을 더한 값을 전체반응차수라고 한다. [[반응 메커니즘]]에서 나온 것이다.
실제 화학 반응에 참여하는 화합물이 두 개 이상인 경우, 실험을 통해 각 화합물의 반응차수를 얻는 것은 어렵다. 따라서 일반적으로는 일정한 화합물의 농도를 변화시켜가며 실험하여 화학 반응의 반응 차수를 얻어낸다.

[[분자도]](반응에 참여하는 분자의 개수)와 [[반응차수]]는 단일단계 과정(반응이 한 단계만 일어나는 경우)에서만 일치한다. 단일단계 과정에서 반응차수는 원자 수준에서 일어나는 과정과 일치한다. 예를 들어, n개의 A분자는 m개의 B분자와 반응한다(여기서 n과 m을 더한 것이 분자도이다.)

기체 반응에서는 속도법칙을 [[이상 기체 상태방정식]]을 사용하여 압력 단위로 표현할 수 있다.

== 같이 보기 ==
* [[속도상수]]([[:en:reaction rate constant|reaction rate constant]])
* [[속도법칙]]
* [[속도결정단계]]([[:en:Steady state (chemistry)|Steady state]])
* [[충돌모형]]
* [[화학반응속도론]]
* [[속도 결정 단계]]

{{전거 통제}}

[[분류:화학공학]]
[[분류:물리화학]]
[[분류:화학반응속도론]]
[[분류:화학 반응]]