핵심 해설
이 문제는 약제학(Pharmaceutics)의 기본인 **반응 차수(Reaction Order)** 개념을 묻고 있어요. 반응 속도식은 약물의 안정성(Stability) 평가와 유효기간 설정에 핵심적인 요소예요.
2차 반응(Second-order reaction)은 반응 속도가 하나의 반응물 농도의 제곱에 비례하거나, 두 가지 반응물 농도의 곱에 비례하는 반응을 말합니다.
핵심 개념 분석 (Key Concept)
반응 차수(Reaction Order)는 반응 속도가 반응물 농도에 의존하는 정도를 나타내는 지수예요.
- **0차 반응(Zero-order)**: 속도가 농도와 무관 (
v = k)
- **1차 반응(First-order)**: 속도가 한 반응물 농도에 비례 (
v = k[A])
- **2차 반응(Second-order)**: 속도가 한 반응물 농도의 제곱에 비례 (
v = k[A]²) 또는 두 반응물 농도의 곱에 비례 (
v = k[A][B])
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 정답은 **⑤번 v = k[A]²**이에요. 이는 단일 반응물 A가 분해되는 2차 반응에서 반응 속도가 반응물 A 농도의 제곱에 정비례함을 나타냅니다. 예를 들어, 두 분자의 A가 충돌하여 반응하는 경우(2A → 생성물)에 해당합니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
- **①번 v = k[A]^(1/2)**:
혼동 주의! 이는 1/2차 반응(half-order reaction)의 속도식으로, 반응물 농도의 제곱근에 비례합니다. 매우 드문 경우예요.
- **②번 v = k[A]**: 1차 반응(First-order)의 속도식이에요. 예를 들어, 대부분의 약물 체내 소실(약동학)은 1차 속도식을 따릅니다.
- **③번 v = k[A][B]²**: 전체 반응 차수는 3차(1+2=3)이며, 각각 A에 대해 1차, B에 대해 2차인 반응입니다. 2차 반응이 아니에요.
- **④번 v = k**: 0차 반응(Zero-order)의 속도식이에요. 예를 들어, 일부 서방형 제제(Sustained-release formulation)나 알코올의 체내 대사가 0차 반응을 따릅니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
약제학에서 반응 차수는 약물의 **분해 속도(Degradation rate)**를 예측하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 많은 약물의 가수분해(Hydrolysis) 반응은 위 pH 조건에서 1차 반응(pseudo-first-order)으로 간주되어 유효기간(Expiration date)을 계산해요. 반면, 두 분자가 관여하는 축합 반응(Condensation reaction)은 전형적인 2차 반응이에요.
개념 정리:
| 반응 차수 | 속도식 | 특징 |
|---|
| 0차 | v = k | 농도 무관, 일정한 속도 (예: 알코올 대사) |
| 1차 | v = k[A] | 농도에 비례 (예: 대부분 약물 체내 소실) |
| 2차 | v = k[A]² | 농도 제곱에 비례 (예: 두 분자 반응) |
한눈에 비교!: 반응 차수별 속도식을 외울 때, '0차는 0승(상수), 1차는 1승, 2차는 2승'이라고 기억하세요.
암기 팁: "0은 혼자(상수), 1은 하나(A), 2는 제곱(A²)"이라는 연상법으로 기억하세요. 선택지 중에서 제곱 형태인 v = k[A]²만 고르면 됩니다.
국시 빈출 포인트: 약사 국가고시에서는 반응 차수별 속도식을 단순 암기 문제로 출제하거나, 반감기(Half-life) 계산과 연계하여 "반감기가 농도에 따라 변하는 반응은?" 식의 응용 문제로도 자주 나옵니다.
기출 변형 주의!: "어떤 약물이 2차 반응으로 분해될 때, 초기 농도가 2배가 되면 반응 속도는 몇 배가 되는가?"라는 변형 문제에 대비하세요. 2차 반응은 v ∝ [A]²이므로 2² = 4배가 됩니다.