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21-3

온도에 민감한 어떤 성분의 활성화에너지가 3,332 cal/mol 이고, 21 ℃ 에서의 반응속도상수가 0.00157 /day 이다. 이 제품을 25 ℃ 에 두었을 때 보존기한이 며칠인지 아래 식을 이용하여 계산하시오.

(단, R=1.987 cal/mol⋅KR = 1.987\ \mathrm{cal/mol \cdot K} 이고, 성분의 농도가 처음의 75 % 로 줄어드는 시점까지를 품질유지기한으로 본다. 답은 소수점 이하를 버리고 정수로 쓴다.)

ln⁡k2k1=−EaR(1T2−1T1)\ln \dfrac{k_2}{k_1} = -\dfrac{E_a}{R}\left(\dfrac{1}{T_2} - \dfrac{1}{T_1}\right),  ln⁡[A]=−kt+ln⁡[A]0\ln [A] = -kt + \ln [A]_0

해설

169일


[해설]

아레니우스 식으로 25 ℃의 반응속도상수를 구한 뒤, 1차 반응식에 농도비 0.75를 넣어 시간을 구한다.

T1 = 294 K, T2 = 298 K
ln⁡k20.00157=−33321.987(1298−1294)=0.0766\ln \dfrac{k_2}{0.00157} = -\dfrac{3332}{1.987}\left(\dfrac{1}{298} - \dfrac{1}{294}\right) = 0.0766
k2=0.00157×e0.0766=1.6949×10−3 /dayk_2 = 0.00157 \times e^{0.0766} = 1.6949 \times 10^{-3}\ \mathrm{/day}

t=−ln⁡0.75k2=0.28771.6949×10−3=169.7 dayt = \dfrac{-\ln 0.75}{k_2} = \dfrac{0.2877}{1.6949 \times 10^{-3}} = 169.7\ \mathrm{day}
소수점 이하를 버려 169일이다.

혼동 주의: k2를 1.69×10-3으로 미리 반올림하면 170일이 나오므로 중간값은 끝까지 살려 계산한다.

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