[화학] 균일촉매반응실험

2012.09.25 16:42

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균일 촉매 반응.hwp

1. 자료설명


다이크롬산 칼륨을 균일 촉매로 사용하는 과산화수소의 분해 반응을 측정하고 촉매의 특성과 반응 메카니즘을 알아보는 실험의 보고서입니다.



2. 목차 및 본문내용


3. 실험원리
(1) 촉매(Catalyst)란 화학반응에 참여하여 속도를 증가시키지만 그 자체는 아무런 영구 적 화학변화를 하지 않는 물질을 말한다. 즉. 생성물이 만들어지는 속도는 빨라지지 만, 더 많은 생성물이 생기게 되지는 않으므로 화학평형에는 아무런 영향이 없다.
촉매는 전체 균형 화학방정식에는 나타나지 않지만 촉매가 있으면 반응경로를 변경하 여 속도를 빠르게 하기도 한다. 또한 화학반응에 참여하여 활성화 에너지를 낮추는 역 할을 한다. 반응이 끝나면 다시 원래의 상태로 되돌아와서 다음 반응을 촉진시켜 줄 수 있게 한다.

(2) 균일촉매작용에서 기체상 촉매가 기체상 반응에서 그 속도를 증가시키거나 용액에서 녹은 촉매는 용액에서 일어나는 반응을 촉진시키는 것처럼 촉매는 반응물과 같은 상에 있다.
(3) 불균일촉매작용에서 촉매는 다른 상으로 존재한다. 산소와 수소를 혼합한 기체를 백 금 표면에 노출 시켰을 때 표면에 물방울이 생성되는 경우 촉매와 반응물의 상이 다른 데 이런 촉매를 불균일촉매라고 한다.

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이번 실험은 다이크롬산 칼륨(K2Cr2O7)을 이용해서 과산화수소(H2O2)가 산소와 물로 분해되는 반응의 속도가 빨라지는 현상을 관찰한다.
과산화수소(H2O2)는 비교적 안정한 화합물로 상온에서는 쉽게 산소와 물로 분해되지는 않는다. 그러나 짙은 주홍색의 다이크롬산 칼륨(K2Cr2O7)과 반응하면 매우 빠른 속도로 갈색의 K2Cr2O9 과 물이 만들어지고, K2Cr2O9 은 다시 분해되어서 다이크롬산 칼륨(K2Cr2O7)이 다시 생성되며 산소 기체가 발생한다. 재생된 다이크롬산 칼륨(K2Cr2O7)은 다시 용액 중의 과산화수소(H2O2)의 분해를 촉진시키는 역할을 계속하게 된다.
[Mechanism]
(1) K2Cr2O7 + 2 H2O2 ⇄ 2 H2O + K2Cr2O9
주황색 갈색
(2) K2Cr2O9 → O2 + K2Cr2O7

[반응 속도식]
v = d[O2]/dt = k[K2Cr2O7]m[H2O2]n
4. 시약 및 기구
250mL 삼각플라스크, 기체 부피 측정관 또는 50mL 뷰렛, 수위 조절 용기, 물통, 25mL 눈 금실린더, 10mL 눈금 피펫 또는 10mL 눈금 실린더, 고무관과 마개 2개, 온도계, 초시계, 3% H2O2 용액, 0.1M K2Cr2O7 용액