활성화 에너지와 촉매

고등학교화학촉매 유무에 따른 개략적 에너지 프로파일을 사용한 아레니우스 1차 전환율

에너지 그래프를 클릭하거나 드래그하여 반응 좌표 탐침을 움직이세요. 촉매를 추가하고 같은 시간 동안 반응시킨 다음, 반응물과 생성물의 에너지를 바꾸지 않은 채 전환율을 비교하세요.

반응 에너지 지형

촉매가 없는 경로촉매가 있는 경로
68340-34-6800.250.50.751반응 좌표상대 에너지 (kJ/mol)

0.00%

측정 기록장

설정을 변경하고 예측을 테스트한 다음 결과를 저장하세요. 스냅샷은 최대 12개까지 보관됩니다.

이 실험 소개

반응 좌표에 따른 에너지 프로파일을 살펴보고 같은 시간 동안의 전환율을 비교하세요. 촉매로 장벽을 낮추고 온도를 바꾸면서 반응 엔탈피는 일정하게 유지되는 동안 어떤 양이 변하는지 확인하세요.

학습 목표

  • 활성화 에너지와 반응 엔탈피를 구분하세요.
  • 아레니우스 온도 의존성을 사용해 속도 상수를 비교하세요.
  • 촉매가 반응물과 생성물의 에너지를 바꾸지 않으면서 정반응과 역반응의 장벽을 모두 바꾸는 이유를 설명하세요.

사용 방법

  1. 1에너지 프로파일을 클릭해 반응물, 전이 상태, 생성물의 에너지를 확인하세요.
  2. 2촉매 없이 반응을 진행하고 전환율과 속도 상수를 저장하세요.
  3. 3촉매를 추가하고 동일한 조건으로 반응을 반복하세요.
  4. 4반응 엔탈피를 독립적으로 바꾸고 정반응 및 역반응 장벽을 비교하세요.

모델

온도와 활성화 에너지가 1차 반응 속도 상수를 결정합니다.
장벽의 차이가 반응 엔탈피입니다.
반감기는 선택한 1차 반응 모델에 적용됩니다.

가정

  • 매끄러운 에너지 프로파일은 분자 퍼텐셜 계산이 아니라 개략적인 반응 좌표도입니다.
  • 빈도 인자는 초당 100만으로 고정되어 있습니다. 시간에 따른 변화는 비가역적 1차 소멸 법칙을 따릅니다.
  • 아레니우스 지수항은 모든 분자 충돌 중 측정된 비율이 아닙니다. 분자의 방향과 세부적인 에너지 분포는 고려되지 않습니다.
  • 촉매는 정반응과 역반응의 장벽을 선택한 동일한 크기만큼 낮춥니다. 어느 쪽의 반응 종점도 이동시키지 않으며 새로운 평형 수율을 계산하지도 않습니다.

수업에서 해 보기

  1. Q1장벽이 조금 낮아지면 왜 반응 속도가 크게 증가할 수 있나요?
  2. Q2촉매는 왜 반응물과 생성물 사이의 에너지 차이를 바꾸지 않나요?

자주 묻는 질문

움직이는 에너지 프로브는 반응 중인 분자인가요?

아니요. 물리적 노출 시간과는 별개로 도식적인 반응 좌표를 샘플링합니다.

이 비가역 반응 추적으로 평형 조성을 예측할 수 있나요?

아니요. 1차 반응의 전환과 아레니우스 속도 비교만 분리해 다룹니다. 평형을 구하려면 가역 반응 모델이 필요합니다.