반응속도(reaction rate)의 정의

반응 속도(Reaction Rate)의 정의

반응 속도란 말 그대로 화학반응에서 반응이 일어나는 속도를 의미한다.

어떤 반응은 매우 빠르게 일어나는 반면 다른 반응들은 느리거나 매우 천천히 일어난다.

예를 들어 polyethylene의 생산이나 연소반응 또는 원유로 부터 가솔린을 추출하는 반응은 수초내로 반응이 일어나는 반면 폐수처리 정화 반응은 수일에 걸쳐 일어난다.

따라서 반응을 이해하고 이에따라 반응기를 설계하는 것이 매우 중요하다.

반응 속도의 기호는 보통 r로 나타낸다.

반응물 A에 대하여 일반적으로 많이 사용하는 정의는 

단위 부피 기준으로 단위 시간당 반응하는 A의 몰수이며

식으로 나타내면 다음과 같다.

이 경우 단위는

여기서 r_A는 A가 생성되는 속도인데

A가 반응물이므로 실제로는 A가 소모되고 있다는 것이다.

따라서 r_A는 음수 값이고 반응 속도를 나타내기 위해 -부호를 붙여준다.

여러가지 형태의 반응속도 정의

(1) 반응 유체의 단위 부피(V) 기준

(2) 유체-고체 반응에서 고체의 단위 질량(W) 기준

(3) 유체-유체계에서 계면의 단위 면적 또는 기체-고체계에서 고체의 단위 표면적(S) 기준

(4) 기체-고체계에서 고체의 단위 부피(V_s) 기준

(5) 반응 유체의 부피와 반응기 부피가 다른 경우, 반응기의 단위 부피(V_r) 기준

균일계에서 반응기 내부의 유체 부피는 일반적으로 반응기의 부피와 같다고 가정하므로

불균일계에서는 위의 5가지의 반응속도 정의가 모두 사용될 수 있으며 단위시간에 따른 몰수 변화는 같아야 하므로 이들의 관계는 다음과 같다.