반응 속도

공학에서의 반응 속도에 대해서는 응답 시간 문서를 참조하십시오.

쇠가 녹스는 반응은 느린 반응이다.

나무가 연소되는 반응은 빠른 반응이다.

화학에서 반응속도(反應速度)는 어떤 화학 반응이 일어나는 속도를 말한다. 예를 들어, 공기 중에서 쇠가 산화되는 반응은 몇 년이 걸리는 느린 반응이지만, 부탄이 연소되는 반응은 단 몇 초만에 일어난다.

화학반응속도론은 반응속도를 연구하는 물리화학의 한 학문이다. 화학반응속도론의 개념은 화학공학, 효소학, 환경공학등의 분야에서도 사용하고 있다.

속도법칙

예를 들어, n A + m B → C + D 과 같은 화학 반응이 있다고 하자. 속도법칙은 화학반응의 속도와 반응물의 농도의 상관관계에 관한 화학반응속도론의 수학 공식이다. 이 공식을 이용하면 이 화학 반응의 속도 r은 다음과 같이 구할 수 있다.

$\,r = k(T)[A]^{n'}[B]^{m'}$

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 n$'$과 m$'$은 반응물의 반응차수라고 하며, 반응 메커니즘에서 나온 것이다.

분자도(반응에 참여하는 분자의 개수)와 반응차수는 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 더한것이 분자도).

기체 반응에서는 속도법칙을 이상 기체 상태방정식을 사용하여 압력 단위로 표현할 수 있다.

더 알아보기

• 속도상수(reaction rate constant)
• 속도법칙
• 속도결정단계(Steady state)
• 충돌모형
• 화학반응속도론