반응 속도식의 차수에 따라 반응물의 농도에 따른 반응 속도와 반감기의 변화 양상이 확연히 달라집니다. 조사하고 계신 내용에 도움이 될 수 있도록 차수별 대표적인 화학 반응 예시와 그 특징을 설명해 드릴게요.
0차 반응은 반응물의 농도가 변해도 반응 속도가 일정하게 유지되며, 농도가 낮아질수록 반감기가 짧아집니다. 주로 반응에 참여하는 촉매나 효소의 양이 제한적일 때 발생하며, 백금 촉매 표면에서의 암모니아 분해 반응이나 체내 간에서의 알코올 대사가 대표적입니다.
1차 반응은 반응 속도가 단일 반응물의 농도에 정비례하여, 농도가 변하더라도 반감기가 항상 일정하게 유지되는 것이 특징입니다. 우라늄이나 탄소-14와 같은 방사성 동위원소의 붕괴, 과산화수소의 열분해 반응, 그리고 체내에 흡수된 대부분의 의약품 배출 과정이 1차 반응에 해당합니다.
2차 반응은 반응 속도가 한 물질 농도의 제곱이나 두 물질 농도의 곱에 비례합니다. 농도가 줄어들수록 충돌 확률이 급감해 반응 속도가 기하급수적으로 느려지고 반감기는 길어집니다. 고온에서 이산화질소가 분해되는 반응이나 에스터와 수산화나트륨의 비누화 반응이 대표적인 예시입니다.