화학 평형의 법칙이라는 것은 뭔가요?
안녕하세요.
화학 평형의 법칙이라는 것은 구체적으로 무슨 법칙인가요?
화학 평형의 법칙이 과학적으로 어떤 중요한 의의를 지니고 있나요?
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
일정 온도에서 어떤 가역 반응이 평형 상태에 있을 때 반응 물질의 농도곱과 생성 물질의 농도곱의 비는 항상 일정한데, 이것을 화학 평형의 법칙이라고합니다
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
화학 평형의 법칙은 '일정한 온도에서 어떤 가역 반응이 평형을 이루고 있을 때, 반응 물질의 농도 곱에 대한 생성 물질의 농도 곱의 비는 항상 일정하다’는 것입니다.
이 법칙은 일정 온도에서 평형을 이루는 가역 반응에 적용될 수 있으며, 반응물과 생성물의 농도의 비는 일정한 값, 평형상수를 가짐을 뜻합니다.
그리고 이 법칙은 화학 반응이 일어나는 조건과 환경을 제어하는 데 사용될 수 있는데, 화학 평형의 법칙을 이용하면 반응물의 농도를 조절하여 생성물의 양을 증가시키거나 감소시킬 수도 있습니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
화학 평형의 법칙은 반응 조건이 일정하고 상태가 안정된 경우, 반응물과 생성물의 농도나 압력이 일정한 값으로 유지되는 평형 상태에 도달한다는 것을 예측하고 설명합니다. 이를 통해 반응 조건을 조절하거나 초기 농도를 변화시킴으로써 평형 상태에서의 농도를 조절하고 반응을 제어할 수 있습니다. 화학 평형의 법칙은 반응 속도와 평형 상태 간의 관계를 이해하는 데 중요한 도구로 활용됩니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
화학 평형의 법칙은 화학 반응에서 생성된 생성물과 원료 간의 상대 양을 나타내는 상수입니다. 이 법칙은 화학 반응이 일어나면, 생성물과 원료 간의 농도가 어느 정도로 유지될지를 결정합니다.
화학 평형의 법칙은 다음과 같이 표현됩니다:
반응물의 농도의 곱은 생성물의 농도의 곱과 같다.
즉, A와 B가 상호작용하여 AB라는 생성물을 만들어 내는 화학 반응이 있다고 가정하면, 이 반응에서 생성된 AB의 농도와 원료인 A와 B의 농도 간에는 상대적인 관계가 있습니다. 이 때, 화학 평형의 법칙에 따라 A, B, AB의 농도 간에는 특정한 상수 비율이 유지되므로, 이를 이용해서 화학 반응의 특성을 예측할 수 있습니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
화학평형 상태에서는 정반응과 역반응의 속도가 같아 물질의 농도가 일정하게 유지됩니다.
aA+bB↔cC+dD 에서 화학평형상수는
K=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b 로 나타낼 수 있습니다.
화학평형 상수는 온도가 일정할 경우 일정한 값을 가집니다.
따라서 압력(부피), 농도 등의 변화를 가하면 평형상수 값을 일정하게 유지하기 위한 정반응 혹은 역반응이 일어나고 시간이 지나면 다시 평형상태가 됩니다.
이렇게 압력, 농도의 변화에 따라 평형상수가 달라지는 이유는 평형상수가 농도의 n승(예 : [A]^a)으로 이루어져 있기 때문입니다.
예를들어 부피가 일정한 용기 안에 N_2 1기압, H_2가 2기압, NH_3가 1기압인 상태에서 화학평형을 이루고 있다고 가정하면
N2＋3H2→2NH3 이 반응식에서의 계수를 참고할 때 화학평형상수 K는 2/1x2^3 = 1/4 입니다.
이때 만약 H2 기체를 더 넣어주게 되면 화학 평형 상수가 작아집니다. 따라서 정반응이 어느정도 진행됨으로서 화학평형상수가 1/4이 유지되게됩니다.
이때 정반응 속도가 역반응보다 우세해서 정반응이 일어나다가 점차 정반응 속도가 감소하고 역반응속도가 증가하여 정반응과 역반응의 속도가 같아지는 순간이 새로운 화학평형점 입니다.
농도의 변화는 있지만 화학평형상수는 온도가 일정하게 유지되면 항상 일정합니다.
*참고 : 반응속도 v = k[A]^a[B]^b
화학평형에서의 평형이동은 위에서 언급하였다시피 농도, 압력, 온도 크게 3가지가 있습니다.
평형상태에 도달한 반응의 평형상태를 교란시키면 발생한 변화를 최소하하는 방향으로 반응이 진행되어 새로운 평형점에 도달하게 되는데 이를 르 샤틀리에의 원리(평형이동의법칙)라고 합니다.
1. 농도증감(특정물질을 투입, 제거 함으로써 물질의 농도를 변화시킴)
일반적으로 평형상수가 크면 평형상태에서 생성물이 많이 존재한다는 뜻입니다.(분자에 생성물을 쓰기때문에)
평형상태를 이루고 있는 화학반응에서 특정 물질을 투입한 직후의 농도를 평형상수식을 이용해 계산한 값을 반응지수 Q라고 합니다. 이 반응지수가 평형상수가 같아지는 방향으로 반응이 진행됩니다.
이 반응지수 Q가 원래의 평형상수 K값보다 크면 역반응이 일어나고 Q<K이면 정반응이 일어납니다.
K값이 일정하므로 분모 값 감소->분자 값 감소, 분모 값 증가->분자 값 증가의 형태가 되어야 하기 때문에
반응물을 첨가하면 대개 정반응이, 반응물을 제거하면 역반응이 우세하게 일어납니다.
(직관적으로 이해하면 반응물이 많아지면 원래보다 많아졌으니 줄이는 방향-정반응이 진행되면 반응물이 줄죠-으로 반응이 진행됩니다)
2. 압력증감(기체반응에서 적용됨. 용기 전체의 부피를 줄이거나 압력을 높히므로 반응에 참여하는 기체 전체의 부분압력이 바뀌게 됨)
평형상태에서 압력을 증가 혹은 감소시키면 존재 기체의 전부의 압력이 달라집니다.
K가 일정하므로(온도변화 없으니) 압력이 n배로 높아지거나 낮아질 때 [A] : [B] : [C] : [D]의 값은 모두 동일하게 n배 혹은 1/n배가 되므로 그 비가 일정하지만 화학평형상수 계산 시 각 물질의 계수까지 고려하여 계산하므로 압력을 증감시키면 당연히 평형이 깨집니다.
위의 N2＋3H2→2NH3 식을 예로 들자면 압력을 증가시키면 르 샤틀리에의 원리에 의해 변화를 최소화하는 방향으로 반응이 진행되므로 압력을 줄이고 싶어할 것입니다.
따라서 정반응이 진행되어 전체 압력을 감소시키는 새로운 평형상태에 도달합니다.
반대로 압력을 감소시키면 전체 압력을 증가시키는 역반응이 일시적으로 우세하게 진행됩니다.
aA+bB↔cC+dD 에서 각 물질 앞의 계수를 가지고 생각하시면
A의 a몰과 B b몰이 반응해 C c몰과 D d몰이 생성됩니다.(정반응)
여기서 a+b>c+d 이면 정반응이 진행 될 때 전체 압력이 감소하고 a+b<c+d이면 전체 압력이 증가합니다.
만약 a+b=c+d일 경우 압력을 증감시켜도 정반응 혹은 역반응이 일어나지 않을 것임을 알 수 있습니다.
3. 온도증감
평형상수 K를 구하는 요소인 농도와 계수를 변화시키진 않지만 열역학적 평형을 위하여 온도 변화에 따른 최적의 에너지와 엔트로피가 균형이 잡힌 상태를 추구하므로 온도변화에 따라 평형상수 값의 변화가 뒤따릅니다.
반응의 엔탈피(H) 값에 따라 온도 변화에 따른 반응 양상이 결정됩니다.
직관적으로 이해하자면 aA+bB↔cC+dD 에서 정반응의 엔탈피가 H<0일때 정반응은 발열반응입니다.
여기서 온도를 높혀줄 경우 변화를 최소화 하고 싶어하기 때문에 온도를 낮추려 하고 따라서 흡열반응인 역반응이 일시적으로 우세하게 일어납니다.
반대로 온도를 낮춰주면 온도를 높히기 위해 정반응(발열반응)이 일어나고요.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.화학 평형의 법칙은 반응물과 생성물 사이의 상대적인 농도나 압력이 일정한 값을 유지하는 화학 반응에서 적용되는 원리입니다. 이 법칙은 화학 반응이 양방향으로 진행되며, 정지상태에 도달할 때 반응속도가 서로 같아지는 상태를 말합니다.
화학 평형의 법칙은 반응속도와 관련된 다른 요인들(온도, 압력, 물질의 농도 등)과 함께 고려되어야 하며, 반응 계수와 관련하여 평형 상수(K)로 표현됩니다. K 값은 온도에 따라 변화할 수 있으며, 평형이 어느 쪽으로 치우쳐져 있는지를 나타내는 지표로 사용됩니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
1867년 노르웨이의 화학자 C. M. 굴베르그와 P. 보게에 의해 공식화된 화학반응 속도에 관한 기본법칙. 화학반응에서 균일계를 구성하고 있는 물질의 질량이 그 계의 평형에 어떻게 작용하는가를 나타낸 법칙이다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
일정한 온도에서 가역 반응이 평형 상태일 때, 반응물과 생성물의 몰농도 곱의 비는 항상 일정하다는 법칙.
질량 작용 법칙이라고도 한다. 일정한 온도에서 가역 반응이 평형 상태일 때, 반응물의 농도곱과 생성물의 농도곱의 비는 항상 일정하다는 법칙이다. 이때 반응물의 농도곱에 대한 생성물의 농도곱의 비를 평형상수(K)라 하는데, 평형상수는 일정한 온도에서 반응물의 초기 농도에 관계없이 일정한 값을 가진다.
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