핵심 해설
이 문제는
약물의 분해 반응 차수(Reaction Order)에 대한 기본 개념을 묻고 있어요. 반응 차수에 따라 초기 농도 변화가 초기 반응 속도에 미치는 영향이 완전히 달라지므로, 각 차수의 속도식을 반드시 숙지해야 합니다.
1. 핵심 개념 분석 (Key Concept)
약물의 분해 반응 속도는 농도에 의존하며, 반응 차수에 따라 속도식이 달라집니다.
-
0차 반응(Zero-Order): v = k (속도는 농도에 무관)
-
1차 반응(First-Order): v = k[A] (속도는 농도에 정비례)
-
2차 반응(Second-Order): v = k[A]² (속도는 농도의 제곱에 비례)
문제에서 "2차 반응을 따른다"고 명시했으므로, 속도식은
v = k[A]²입니다.
2. 정답 근거 (Answer Rationale)
초기 농도 [A]가 2배가 되면, 2차 반응 속도식에 대입하여 계산합니다.
v_new = k × (2[A])² = k × 4[A]² = 4 × (k[A]²) = 4 × v_old
따라서 초기 반응 속도는
4배 증가합니다.
핵심!
3. 오답 분석 (Distractor Analysis)
혼동 주의!
-
② 변화 없다. : 이는
0차 반응(Zero-Order)일 때의 특징입니다. 분해 속도가 농도와 무관하므로 착각하지 않도록 주의하세요.
-
③ 2배 증가한다. : 이는
1차 반응(First-Order)일 때의 특징입니다. v = k[A]이므로 농도가 2배면 속도도 2배가 됩니다.
-
④ 1/2로 감소한다. : 농도가 증가하는데 속도가 감소하는 경우는 없습니다. 혼동하지 않도록 주의하세요.
-
⑤ 8배 증가한다. : 이는 3차 반응(Third-Order, v = k[A]³)에서 농도가 2배가 될 때 (2³=8) 나타나는 결과입니다.
4. 연관 개념 정리 (Related Concepts)
약물의 안정성(Stability) 평가 시 반응 차수는 매우 중요합니다. 특히
약물 분해 속도 상수(k)와 반감기(t1/2)의 관계도 함께 알아두세요.
-
0차 반응: t1/2 ∝ [A]₀ (초기 농도에 비례)
-
1차 반응: t1/2 = ln2 / k (초기 농도와 무관, 일정)
-
2차 반응: t1/2 = 1 / (k[A]₀) (초기 농도에 반비례)
개념 정리
| 반응 차수 | 속도식 (v) | 농도 2배 시 속도 변화 |
|---|
| 0차 (Zero-Order) | v = k | 변화 없음 (1배) |
| 1차 (First-Order) | v = k[A] | 2배 증가 |
| 2차 (Second-Order) | v = k[A]² | 4배 증가 |
암기 팁
"차수"를 "농도의 지수"라고 생각하세요. 1차는 1승이니 2배, 2차는 2승이니 4배(2²=4)로 외우면 헷갈리지 않아요!
국시 빈출 포인트
반응 차수에 따른 속도 변화 계산은 기본 중의 기본입니다. 여기에 더해 각 차수별
반감기(Half-life, t1/2) 공식을 묻거나,
Arrhenius 방정식을 이용한 가속 안정성 시험(Accelerated Stability Test)과 연결하여 출제되기도 합니다.
기출 변형 주의!
"어떤 약물이 1차 반응으로 분해될 때 초기 농도를 4배로 증가시키면 반감기는 어떻게 변하는가?"와 같이 응용하여 물을 수 있습니다. 1차 반응의 반감기는 초기 농도와 무관하게 일정하므로 "변화 없다"가 정답이 됩니다.