병렬 반응에서 K1 및 K2 계산 :
반응물 A가 생성물 B 및 C를 형성하기 위해 두 개의 동시 반응을 겪는 평행 반응을 고려해 봅시다.
```
A → B (속도 상수 K1)
A → C (속도 상수 K2)
```
속도 상수 K1 및 K2를 결정하는 방법은 다음과 같습니다.
1. 실험 데이터 :
시간의 함수로서 A, B 및 C의 농도에 대한 실험 데이터를 수집해야합니다. 이것은 다음과 같은 다양한 기술을 사용하여 수행 할 수 있습니다.
* 분광 광도계 : A, B 및 C에 특이한 파장에서 용액의 흡광도를 측정하십시오.
* 크로마토 그래피 : 반응 혼합물의 성분을 분리하고 정량화합니다.
* 적정 : 적절한 적정 방법을 사용하여 반응물 또는 생성물의 농도를 결정하십시오.
2. 통합 요율 법 :
각각의 병렬 반응에 대해, 통합 요율 법칙은 시간의 함수로 생성물의 농도를 표현하는 데 사용될 수있다.
* 반응 a → b :
* [b] =[a] ₀ (1- exp (-k1* t))
* 반응 A → C :
* [c] =[a] ₀ (1- exp (-k2* t))
어디:
* [b] 및 [c] 시간 t에서 생성물 B 및 C의 농도입니다.
* [a] ₀ 반응물 A의 초기 농도입니다.
* K1 및 K2 각각의 반응에 대한 속도 상수입니다.
* t 시간입니다.
3. 데이터 분석 :
수집 된 실험 데이터를 사용하여 K1 및 K2의 값을 결정할 수 있습니다. 몇 가지 방법은 다음과 같습니다.
* 그래픽 방법 : 시간의 함수로 [b]와 [c]에 대한 데이터를 플로팅하십시오. 이 플롯의 초기 경사를 분석하십시오. [b] 대 시간 플롯의 초기 부분의 기울기는 k1 [a] ₀와 같고 [c] 대 시간 플롯의 초기 부분의 기울기는 k2 [a] ₀와 같습니다.
* 최소 제곱 회귀 : Excel, MATLAB 또는 R과 같은 소프트웨어 프로그램을 사용하여 통합 요율 법 방정식을 실험 데이터에 맞습니다. 소프트웨어는 모델과 실험 데이터의 차이를 최소화하는 K1 및 K2의 최상의 값을 결정합니다.
* 초기 속도 방법 : 상이한 초기 농도의 A에서 B 및 C (D [B]/DT 및 D [C]/DT)의 초기 형성 속도를 측정합니다. 초기 속도는 속도 상수 (K1 및 K2)에 직접적으로 비례하며 A의 초기 농도는 특히 반응이 빠르고 시간이 지남에 따라 추종하기 어려울 때 특히 유용합니다.
예 :
다음 데이터가 있다고 가정 해 봅시다.
| 시간 | [A] (M) | [B] (M) | [C] (M) |
| --- | --- | --- | --- |
| 0 | 1.00 | 0.00 | 0.00 |
| 10 | 0.75 | 0.20 | 0.05 |
| 20 | 0.56 | 0.35 | 0.10 |
| 30 | 0.42 | 0.45 | 0.13 |
이 데이터를 플롯하고 초기 경사를 분석하여 K1 및 K2를 결정할 수 있습니다. 또는 소프트웨어 프로그램을 사용하여 통합 요금 법칙에 데이터에 맞게 K1 및 K2의 값을 얻을 수 있습니다.
중요한 고려 사항 :
* 결정된 K1 및 K2 값의 정확도는 실험 데이터의 품질과 적절한 분석 방법에 따라 다릅니다.
* 초기 속도 방법은 반응물의 상당한 고갈 전에 반응의 초기 단계에 대해서만 정확합니다.
* 위에서 설명한 방법은 병렬 반응이 기본 단계라고 가정합니다. 반응이 여러 단계를 포함하는 경우, 속도 상수는 전체 반응 속도를 직접 나타내지 않을 수 있습니다.
실험을 신중하게 설계하고 분석함으로써 병렬 반응에 대한 속도 상수 K1 및 K2를 결정하고 반응 메커니즘에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
