ch13_화학반응속도론

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1 제 13 장 화학반응속도론 13.1 반응속도 13.2 속도법칙과반응차수 13.3 초기속도방법 : 속도법칙의실험적결정 13.4 적분속도법칙 : 0차반응 13.5 적분속도법칙 : 1차반응 13.6 적분속도법칙 : 2차반응 13.7 반응속도와온도 : 아레니우스식 13.8 아레니우스식의이용 13.9 반응메커니즘 단일단계반응의속도법칙 전체반응의속도법칙 촉매 균일촉매와불균일촉매 효소촉매작용 1

2 13.1 반응속도 화학반응속도론 (chemical kinetics): 반응속도와반응이일어나는일련의단계에관심을가지는화학의영역 반응속도 (reaction rate): 단위시간당생성물의농도증가 (increase) 또는단위시간당반응물의농도감소 (decrease) 로정의 2N 2 O 5 (g) 4NO 2 (g) + O 2 (g) 무색갈색무색 [O 2 ] : O 2 의몰농도, [O 2 ]: O 2 의몰농도변화, t: 시간의변화 2

3 3

4 구간 300~400 초동안 O 2 의평균생성속도 구간 300~400 초동안 NO 2 의평균생성속도 구간 300~400 초동안 N 2 O 5 의평균분해속도 4

5 그림 C 에서 N 2 O 5 기체가 NO 2 와 O 2 기체로분해될때시간의함수로서의농도. 5

6 일반적인반응속도표현 a A + b B c C + d D 소모속도 생성속도 순간속도 (instantaneous rate): t 에걸친평균속도가아니라특정한시간 t 에서의속도. 농도대시간곡선에서시간 t 에서접선의기울기에해당. 초기속도 (initial rate): 반응이시작되는점 (t = 0) 에서순간속도 6

7 그림 C 에서 N 2 O 5 가분해될때 NO 2 의농도대시간. 7

8 < 예제 13.1 > 생성물생성과반응물소모의상대속도구하기 알코올음료의활성성분이고휘발유의옥테인촉진제인에탄올 (C 2 H 5 OH) 은포도당의발효에의해생성된다. 균형반응식은다음과같다. (a) 에탄올의생성속도는포도당의소모속도와어떤관련이있는가? 이관계를 풀이 : [C 2 H 5 OH]/ t 와 [C 6 H 12 O 6 ]/ t 로쓰시오. (b) - [C 6 H 12 O 6 ]/ t = M/s 이면, 같은시간간격동안 [C 2 H 5 OH]/ t 의 값은얼마인가? (c) [C 2 H 5 OH]/ t = M/s 이면, 같은시간간격동안반응속도는 얼마인가? (a) 반응속도에대한표현으로부터어떤반응물또는생성물의농도변화속도를다른물질의농도변화속도와관련지을수있다. 생성속도와소모속도와의관계 8

9 < 예제 13.1 > 계속 풀이 : (b) (c) 9

10 13.2 속도법칙과반응차수 속도법칙 (rate raw): 각반응물의농도에대한반응속도의의존성을보여주는식 k 는속도상수 (rate constant) 이다. 지수 m 과 n 은속도가 [A] 와 [B] 의변화에얼마나민감한지를 나타내며, 그들은균형반응식에있는계수 a 와 b 에관계가없다 m = -1이면, 속도는 [A] -1, 즉 1/[A] 에비례한다. m = 0이면, 속도는 [A] 0, [A] 에무관하다. m = 1이면, 속도는 [A] 1, 즉 [A] 에비례한다. m = 2이면, 속도는 [A] 2 에비례한다. 10

11 속도 =k[a] m [B] n m, n : A 와 B 각각에대한반응차수 (reaction order) m +n : 전체반응차수 위반응은 A 에대하여 2 차, B 에대하여 1 차, 전체 3 차반응이다. 속도법칙에서지수 (m, n) 의값은반드시실험에의해결정되어야하며, 반응의화학량론으로부터유추할수없다. 11

12 13.3 초기속도방법 : 속도법칙의실험적결정 여러다른초기농도로반응의초기속도를측정하여반응차수를결정한다. 초기속도방법 (method of initial rate) 12

13 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) rate = k[no] 2 [O 2 ] n [O 2 ] 는일정하게하고, [NO] 를 2배로하면초기반응속도가 4배로된다. 2 m = 4 m = 2 13

14 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) rate = k[no] 2 [O 2 ] 1 [NO] 는일정하게하고, [O 2 ] 를 2배로하면초기반응속도가 2배로된다. 2 n = 2 n = 1 14

15 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) rate = k[no] 2 [O 2 ] 각반응물에대해서반응차수는 NO에대해서는 2차, O 2 에대해서는 1차이다. 전체반응차수는 3차 (2+1=3) 이다. 첫번째실험으로부터이반응에서속도상수 (k): 15

16 < 예제 13.3 > 초기속도로부터속도법칙의결정 초기속도자료가반응의표에나열되어있다. 950 C 에서초기속도자료는다음과같다. (a) 속도법칙은무엇인가? (b) 속도상수의값과그것의단위는무엇인가? (c) 초기농도가 [NO] = M, [H 2 ] = M 일때 N 2 의초기생성속도는얼마인가? 풀이 : (a) 속도 = k[no] m [H 2 ] n m 의결정 : m = 2 16

17 < 예제 13.3 > 계속 풀이 : (a) 계속 n 의결정 : n = 1 따라서, 속도법칙은다음과같다. 전체반응은 3 차반응이다. (b) 첫번째실험을이용하여 k 를구한다. (c) 17

18 13.4 적분속도법칙 : 0 차반응 적분속도법칙 (integrated rate raw): 어떤시간 t 에남아있는반응물의농도를계산할수있게하는농도 - 시간식 (concentration-time equation) 이다. 반응물의초기농도가어떤값또는초기농도의어떤비율까지떨어지는데필요한시간을계산하기위해이용될수있다 0 차반응 (zeroth-order reaction) 은속도가반응물의농도에무관한반응이다. A 생성물 n = 0(0 차 ), 1(1 차 ), 2(2 차 ),. 0 차반응의적분속도법칙 [A] t = kt + [A] 0 (y = mx + b) [A] t : 시간 t 에서 A 의농도 [A] 0 : A 의초기농도 18

19 그림 차반응에대한시간의함수로서반응물 A 의농도 0 차반응의적분속도법칙은 y = mx + b 형태의식이며, [A] 대시간의그래프는기울기 =-k 를가지는직선이다 19

20 백금표면에서암모니아기체의분해 (0 차반응 ) 그림 13.6 뜨거운백금표면에서암모니아의분해. 표면에접촉한 NH 3 분자만이반응할수있다. 20

21 < 예제 13.5 > 0 차반응에대한적분속도법칙의이용 856 C 에서백금표면에있는 NH 3 의 0 차분해반응에대한속도상수는 M/s 이다. NH 3 의초기농도가 M 이라면, 30 min 후에 NH 3 의농도를계산하시오. 문제파악 : 풀이 : 21

22 13.5 적분속도법칙 : 1 차반응 1차반응 (first-order reaction) 은속도가단일반응물농도의 1제곱에의존하는반응이다. A 생성물 1 차반응의적분속도법칙 ln [A] t [A] 0 = kt ln [A] t = kt + ln[a] 0 (y = mx + b) ln[a] 대시간의그래프는기울기 m = -k 와절편 b = ln [A]0 를가지는직선이다 22

23 그림 차반응에대한도시 23

24 < 예제 13.6 > 1 차반응에대한적분속도법칙의이용 묽은수산화소듐용액에서과산화수소의분해는다음식으로표현된다. 반응은 H 2 O 2 에대해 1 차이고, 20 C 에서 H 2 O 2 분해에대한속도상수는 s -1 이며, H 2 O 2 의초기농도는 0.30 M 이다. (a) 4.00 h 후에 H 2 O 2 의농도는얼마인가? (b) H 2 O 2 의농도가 0.12 M 로떨어지는데시간이얼마나걸리는가? (c) H 2 O 2 의 90% 가분해되는데시간이얼마나걸리는가? 문제파악 : 24

25 < 예제 13.6 > 계속 풀이 : (a) k 의단위를 s -1 로환산한다. (b) 먼저시간에대해서적분속도법칙을재배열한다 s, 즉 14 시간걸린다. 25

26 < 예제 13.6 > 계속 풀이 : 계속 (c) H 2 O 2 의 90% 가분해되면 10% 가남는다. 90% 분해에필요한시간은 26

27 반감기 (half-life, t 1/2 ) 는반응물의농도가초기값의절반으로떨어지는데필요한시간이다. 1 차반응속도법칙 1 차반응의반감기는반응물농도가아니라단지속도상수에만의존하기때문에일정하다. 27

28 그림 차반응에대한시간의함수로서반응물 A 의농도. 각반감기는동일한기간을나타낸다. 28

29 < 예제 13.8 >1 차반응에대한반감기결정 (a) 55 C 에서 N 2 O 5 기체의분해에대한반감기를그림 13.1 의농도대시간의그래프로부터추정하시오. (b) 예제 13.7 에서구한속도상수 ( s -1 ) 로부터반감기를계산하시오. (c) N 2 O 5 의초기농도가 M 이라면, 5 번의반감기후에 N 2 O 5 의농도는얼마인가? (d) N 2 O 5 의농도가초기값의 12.5% 로떨어지는데걸리는시간은얼마인가? 풀이 : (a) 그림 13.1 은약 400 s 동안에 [N 2 O 5 ] 가 M 에서 M 로떨어지는것을보여준다. 800 s 에서 [N 2 O 5 ] 는또다시 2 배가감소하여 M 이된다. 그러므로 t 1/2 400 s 이다. (b) (c) 5t 1/2 에서 [N 2 O 5 ] 는초기값의 (1/2) 5 = 1/32 이될것이다. (d) 초기농도의 12.5% 는초기농도의 1/8, 즉 3 번의반감기가지난다음이다. 29

30 13.6 적분속도법칙 : 2 차반응 2 차반응 (second-order reaction) 은속도가단일반응물농도의 2 제곱또는두가지다른반응물농도의각각 1 제곱에의존하는반응이다. A 생성물 2 차반응의적분속도법칙 (y = mx + b) 1/[A] 대시간의그래프는직선이다. 직선의기울기는속도상수 k 이고, 절편은 1/[A] 0 이다. 30

31 2 차반응에서의반감기 (half-life, t 1/2 ) [A] t = [A] 0 /2 와 t = t 1/2 을대입하면 2 차반응의반감기는속도상수와초기농도에의존한다. 31

32 32

33 < 예제 13.9 > 그래프로반응차수결정 높은온도에서이산화질소는일산화질소와산소분자로분해된다. 300 C 에서 NO 2 의소모에대한농도 - 시간자료는다음과같다. (a) 반응차수는얼마인가? (b) NO 2 의분해에대한속도상수의값은얼마인가? (c) t = 20.0 min에서 NO 2 의농도는얼마인가? (d) NO 2 의초기농도가 M일때반응의반감기는얼마인가? (e) [NO 2 ] 0 = M일때 t 1/2 은얼마인가? 33

34 < 예제 13.9 > 계속 풀이 : 34

35 < 예제 13.9 > 계속풀이 : 계속 (a) 1/[NO 2 ] vs 시간의도시는직선이다. 그러므로반응은 NO 2 에대해 2차이다. (b) 속도상수는 1/[NO 2 ] 대시간의도시에서직선의기울기와같다. (c) t = 20.0 min( s) 에서 NO 2 의농도는적분속도법칙을이용하여계산할수있다. 35

36 < 예제 13.9 > 계속 풀이 : 계속 (d) NO 2 의초기농도가 M 일때이 2 차반응의반감기는속도상수와초기농도로부터계산할수있다. (e) [NO 2 ] 0 가 M 일때, t 1/2 = s 이다. 36

37 13.7 반응속도와온도 : 아레니우스식 반응속도는농도와온도에의존한다. 경험적으로반응속도는온도가 10 C 증가할때마다 2 배로되는경향이있다. 37

38 충돌이론 (collistion theory): 이분자반응은정확히배향된두반응물분자들이충분히강력한충돌에의해하나로합쳐질때일어난다. 기존의결합 B-C 가깨지고동시에새로운결합 A-B 가생기면서충돌하는동안에세개의핵주위의전자분포가변해야만한다. A B C 배열을가지기위해, 원자들은이반발을극복하는에너지가필요하다. 이에너지는충돌하는입자들의운동에너지로부터 A B C 의퍼텐셜에너지로전환된다. 38

39 전이상태 (transition state): 퍼텐셜에너지단면의최고점에있는원자들의배열을말한다. 또는활성화물 (activated complex) 이라고한다. 장벽의높이는활성화에너지 (activation energy, E a ) 라고한다. 충돌에너지가 E a 보다더작으면, 반응물분자들은장벽을극복하지못하고생성물을만들지못한다. 그러나충분한충돌에너지가있다면, 반응물은장벽을넘을수있고생성물로변환될수있다. 39

40 그림 두다른온도에서특정한에너지를가지고있는충돌분율의도시 반응이일어날만큼충분한에너지를가지고있는충돌분율은온도가증가함에따라기하급수적으로증가한다. 40

41 충돌분율 (f 는아주작은값이다.) R ( 기체상수 ) = J/ (K mol) T = 절대온도 E a = 활성화에너지 예를들어, E a = 75 kj/mol 를가지는반응에서 f 값은? 100 조번의충돌중에단지 7 번의충돌만이반응물에서생성물로변환되기에충분한에너지를갖는다. T 가증가 (1/T 이감소 ) 할때, f 는기하급수적으로증가한다. 따라서, 온도가증가하면반응속도도증가한다. 41

42 입체인자 (steric factor, p) 반응물에서생성물로변화되기에적절한배향을가지는충돌의분율을말한다. 반응물들이충분한에너지를가지고충돌하더라도, 반응물짝들의배향이전이상태형성에적절하지않다면반응하지않는다. A와 B 분자사이의이분자충돌반응을생각하자. 속도상수 : 42

43 아레니우스식 (Arrhenius equation) A(= pz) 는잦음률 (frequency factor) 또는지수앞인자라고한다. 속도상수는 E a 가증가할때감소하고, T 가증가할때증가한다. 43

< 예제 13.10 > 반응에대한퍼텐셜에너지단면의해석 단일단계반응 AB + CD AC + BD 의퍼텐셜에너지단면은다음과같다. 에너지는임의의영점에너지에대한상대적인값 (kj/mol) 이다.

44 < 예제 > 반응에대한퍼텐셜에너지단면의해석 단일단계반응 AB + CD AC + BD 의퍼텐셜에너지단면은다음과같다. 에너지는임의의영점에너지에대한상대적인값 (kj/mol) 이다. (a) 이반응에대한활성화에너지값은얼마인가? (b) 이반응은발열인가흡열인가? 반응에대한 E는얼마인가? (c) 역반응에대한활성화에너지는얼마인가? (d) 전이상태에대한타당한구조를제안하시오. 전이상태에서약하게서로결합된원자들을점선을사용하여나타내시오. 44

45 < 예제 > 계속 풀이 : (a) ~ (c) E a = 80 kj/mol, E = 20 kj/mol( 흡열반응 ), E a ( 역반응 ) = 60 kj/mol (d) 반응이일어나기위해 A 는 C 와충돌해야하고 B 는 D 와충돌해야한다. 전이상태에대한타당한구조는아래와같다. 45

46 13.8 아레니우스식의이용 (1 차함수 y = mx + b 의형태 ) 위 1 차함수그래프기울기로부터 E a 를구할수있다. 또한, 서로다른두점에서각각온도와속도상수를안다면 E a 를구할수있다. 46

47 < 예제 > 아레니우스식의이용 아이오딘화수소의기체상분해, 2HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) 에대한속도상수들이다음표에나열되어있다. (a) 모든자료를이용하여활성화에너지 (kj/mol) 를구하시오. (b) 283 C와 508 C에서의속도상수로부터 E a 를계산하시오. (c) 283 C에서의속도상수와 (b) 에서구한 E a 값으로부터 293 C에서의속도상수를구하시오. 47

48 < 예제 > 계속 풀이 : (a) 1/T 과 lnk 의값을계산하고 lnk 대 1/T 을도시하고그래프에나타낸다. 48

49 < 예제 > 계속 풀이 : 계속 (b) (c) 이온도범위에서온도가 10 K 증가하면속도상수는 2 배가된다. 49

50 13.9 반응메커니즘 반응메커니즘 (Reaction Mechamism) 반응물로부터생성물까지의경로를기술하는반응단계의순서 반응메커니즘에서하나의단계는단일단계반응 (elementary reaction) 또는단일단계 (elementary step) 라고한다. 50

51 그림 NO 2 와 CO 의반응에서단일단계 51

52 제안된반응메커니즘에서단일단계들을합해야만전체반응이된다. NO 3 처럼반응메커니즘의한단계에서형성되고다음단계에서소모되는 화학종을반응중간체 (reaction intermediate) 라고한다. 이반응중간체는 전체반응에대한알짜반응식에는나타나지않는다. 52

53 분자도 (molecularity) 단일단계반응에서화학반응식의반응물쪽에있는분자 ( 또는원자 ) 의수 일분자반응 (unimolecular reaction): 한개의반응물이관련되는단일단계반응 이분자반응 (bimolecular reaction): 2 개의반응물원자또는분자사이에강력한충돌의결과로생기는단일단계반응 53

삼분자반응 (termolecular reaction): 3 개의원자또는분자가관련되는단일단계반응. 드물게일어난다. < 예제 13.

54 삼분자반응 (termolecular reaction): 3 개의원자또는분자가관련되는단일단계반응. 드물게일어난다. < 예제 > 반응메커니즘에서중간체와분자도확인 다음의두단계메커니즘은산화이질소 (N 2 O) 의기체상분해에대해제안되었다. (a) 전체반응에대한화학반응식을쓰시오. (b) 반응중간체를확인하시오. (c) 각단일단계반응의분자도는얼마인가? (d) 전체반응에대한분자도는얼마인가? 54

55 < 예제 > 계속 풀이 : (a) 전체반응은두단일단계의합이다 (b) 산소원자는첫번째단일단계에서생성되었다가두번째단계에서소모되기때문에반응중간체이다. (c) 첫번째단일단계반응은일분자반응이다. 두번째단일단계는이분자반응이다. (d) 전체반응이개별적인분자사건을기술하지않기때문에전체반응과연관해서분자도라는단어를사용하는것은적절하지않다. 분자도는오직단일단계반응과관련이있다. 55

56 13.10 단일단계반응의속도법칙 단일단계반응에대한속도법칙은단일단계반응이개별적인분자의사건이기때문에그것의분자도로부터직접적으로얻어진다. 단일단계반응의화학반응식에있는계수와같은지수를가지면서속도법칙에나타난다. 오존의일분자분해반응 이분자단일단계반응 일분자단일단계이므로 1 차반응 이분자단일단계이므로 2 차반응 56

57 어떤단일단계반응의전체반응차수는항상그것의분자도와같다는것을주목하라. 57

58 < 예제 > 단일단계반응의속도법칙쓰기 다음의두단계메커니즘은산화이질소 (N 2 O) 의기체상분해에대해제안되었다. 단계 1 과단계 2 에서단일단계반응의속도법칙을쓰시오 풀이 : 단계 1. 속도 = k[n 2 O] 단계 2. 속도 = k[n 2 O][O] 58

59 13.11 전체반응의속도법칙 속도결정단계 (rate-determining step) 둘이상의단일단계로전체반응이일어날때, 다른단일단계보다가장느리게진행되는단일단계를말한다. 전체반응의속도를결정짓는단계이다. 느린초기단계가있는다단계반응 실험적결과 전체반응에대한속도는더느린첫번째단계의속도에의해결정된다. ( 전체반응속도가 NO 2 에대해서 2 차반응이라는실험적결과와일치 ) 59

60 빠른초기단계가있는다단계반응 실험적결과 속도결정단계 첫단계의빠른평형도달 ( 실험적결과와일치 ) 60

61 그림 반응메커니즘의연구에서사용되는논리를설명하는순서도 61

62 < 예제 > 메커니즘제안하기 : 느린초기단계가있는반응 다음반응은 2 차속도법칙을가진다. 가능한반응메커니즘을고안하시오. 풀이 : 타당한단일단계의순서는다음과같다. 이메커니즘에의해예상한속도법칙, 속도 = k 1 [H 2 ][ICl] 은관찰된속도법칙과일치한다. 62

63 13.12 촉매 촉매 (catalyst): 과정동안에자신은소모되지않으면서반응의속도를증가시키는물질이다. 촉매가없을때 KClO 3 는매우느리게분해하는데, MnO 2 를넣어주면빠르게반응이진행된다. MnO 2 는반응이완결된후에변화없이회수할수있다 63

64 염기성수용액에서과산화수소의분해 촉매없이는느린반응, E a = 76 kj/mol I 촉매첨가후, 아이오딘화이온이첨가되면서반응이다른더낮은에너지경로로진행되어반응이빨라졌다. E a = 19 kj/mol 64

65 그림 과산화수소수용액의분해 65

66 그림 촉매의존재에의해활성화에너지가낮아지는반응에대한전형적인퍼텐셜에너지의단면 66

67 < 예제 > 촉매가있는반응에서초기속도방법의이용 용기 (1) ~ (4) 에서 A + B AB 반응의상대속도는 1:2:1:2 이다. 빨간색구는 A 분자, 파란색구는 B 분자, 노란색구는제 3 의물질 C 분자를나타낸다. (a) A, B 및 C 에대해반응차수는얼마인가? (b) 속도법칙을쓰시오. (c) 속도법칙과일치하는메커니즘을쓰시오. (d) 왜전체반응에대한반응식에 C 가나타나지않는가? 풀이 : (a) 반응은 A 에대해 1 차, B 에대해 0 차, C 에대해 1 차이다. (b) 속도법칙은속도 = k[a][c] 이다. 67

68 < 예제 > 계속풀이 : 계속 (c) 속도법칙은 A와 C가속도결정단계에서충돌한다는것을말해준다. 따라서타당한반응메커니즘은아래와같다. (d) C 는첫번째단계에서소모되었다가두번째단계에서재생되기때문에전체 반응에서나타나지않는다. 그러므로 C 는촉매이다. AC 는첫번째단계에서 생성되었다가두번째단계에서소모되기때문에중간체이다. 68

69 13.13 균일촉매와불균일촉매 균일촉매 (homogeneous catalysis): 반응물과같은상으로존재하는촉매. 기체상균일촉매 불균일촉매 (heteromogeneous catalysis): 반응물과다른상으로존재하는촉매. 고체상불균일촉매 69

70 그림 금속표면에서에틸렌 (C 2 H 4 ) 의촉매수소화에대해제안된메커니즘 70

71 13.14 효소촉매작용 효소 (enzyme): 생물학적반응에대해촉매로작용하는큰단백질분자. 효소는분자질량의범위가약 10 4 ~10 6 amu 보다도더클정도로무기촉매보다훨씬더크고더복잡한구조를가지고있다. 효소는무기촉매보다그들의작용에서훨씬더특이적인데, 가끔효소의기질 (substrate) 이라고하는한가지화합물의단지한가지반응에대해서만촉매작용을한다. 효소의촉매활동도는전환수 (turnover number) 에의해측정되는데, 이것은초당효소한분자가작용하는기질분자의수로정의된다. 대부분의효소는 1~20,000 범위의전환수를가지고있다. 71

72 자물쇠 - 열쇠모형 (lock-and-key model) 활성자리 (active site) 는기질과결합하여적합한반응을하는자리로서마치오직특정한열쇠 ( 기질 ) 만맞는자물쇠처럼작용한다. 효소 - 기질복합체 (enzyme-substrate complex) 는효소와기질이결합하여만든복합체이다. 이결합은수소결합과약한분자간인력에의해서이뤄진다. 정확히정의된배열로결합하여반응이끝나고나면효소는분리된다. 72

73 효소반응메커니즘 E : 효소, S: 기질, P: 생성물, ES : 효소 - 기질복합체 생성물의생성속도 기질의농도가낮은때 S에대해서 1차반응이다. 기질의농도가높을때 S에대해서 0차반응이다. 그림 효소촉매반응에서기질의농도함수로서생성물의생성속도 73

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PowerPoint Presentation 제 16 장 반응속도론 : 화학반응속도와화학반응메커니즘 16.1 반응속도에영향을미치는요소 16.2 반응속도의표현 16.3 속도법칙과그구성요소 16.4 적분속도법칙 : 시간에대한농도변화 16.5 반응속도에대한온도의효과 16.6 농도와온도의효과설명하기 16.7 반응메커니즘 : 전체반응의단계들 16.8 촉매 : 화학반응촉진 16-1 16.1 반응속도에영향을미치는요소