14.3 화학반응속도론과화학평형화학반응속도론과화학평형

14.3 화학반응 속도론과

화학평형

A + 2B ABk_{f 2} k_r

속도_f = k_f [A][B]² 속도_r = k_r [AB₂] 평형에서, 속도_f = 속도_r

k_f [A][B]² = k_r [AB₂] k_f k_r

[AB₂] [A][B]²

= K_c =

단일 단계 반응에서의 정반응 속도와 역반응 속도와 평형 상수의 관계

14.4 평형 상수의 응용

1. 반응 방향의 예측

2. 평형에서 화합물의 농도 예측

반응 방향의 예측

반응 지수(reaction quotient, Q_c) : 반응물과 생성물의 현재 농도를 평형 상수식에 넣어 얻어진 양

계는 …

Q_c > K_c 평형에 이르도록 오른쪽에서 왼쪽으로 진행 Q_c = K_c 평형 상태에 있음

Q_c < K_c 평형에 이르도록 왼쪽에서 오른쪽으로 진행





반응물 생성물

평형 농도의 계산

aA bB cC  dD

   

   

c d

a b

C D K

A B



화학종 A B C D

초기농도 [A]⁰ [B]⁰ [C]⁰ [D]⁰

물질의이동 -ax -bx cx dx

또는 ax bx -cx -dx

평형 [A]⁰-ax [B]⁰-bx [C]⁰+cx [D]⁰+dx

     ^{ } 

  

  ^{ }



c d

a b

C cx D dx

K

A ax B bx

 

  

13

15

14.5 르샤틀리에 원리

16

•

르샤틀리에 원리 (Le Chatelier’s principle):

평형에 있는 계에 외부에서 변형을 주면 계는

새로운 평형 위치에 도달하려 하기 때문에 그러한 자극을 부분적으로 상쇄하려는 방향으로

조절하게 된다는 원리 평형상태

자극요소

비평형상태 새평형상태

자극요소

- 농도의 변화

- 부피, 압력의 변화

- 온도의 변화

aA bB      cC  dD

농도의 변화

SCN^- 첨가시:

Fe³⁺ 제거시:

Fe³⁺ 첨가시:

A B C

3 c 2

Fe SCN K FeSCN

 



   

   

    

20

21

변화 평형의 이동

압력 증가 기체의 몰수가 적어지는 쪽으로 압력 감소 기체의 몰수가 많아지는 쪽으로

부피와 압력의 변화

압력 증가:  (부피 감소)

압력 감소:  (부피 증가)

2

2 4

2 NO P

N O

K P

 P

P  aP

2

2 4

2 NO P

N O

Q a P

 P

P P

Q  K

P P

Q  K

23

24

colder hotter

온도의 변화

변화 발열 반응

온도 증가 K 감소

온도 감소 K 증가

흡열 반응 K 증가

K 감소 N₂O₄(g) 2NO₂(g) DH^o = 58.0 kJ/mol

1

2 4

( )

2

( )

N O g

NO g



 

1 1 2 4

v  k N O

 

1 1 2

v_  k_ NO

DH^o = 58.0 kJ/mol

/ 1

Ea RT

k  Ae

 ^/

1

Ea H RT

k

 Be

 

 

2

2 1 /

2 4 1

NO k A H RT

K e

N O k B

D



   ^{온도 증가}

온도 감소

K 

K 

촉매가 평형에 미치는 영향

촉매:

정반응, 역반응 모두 활성화 에너지(E_a)를 낮춤.

평형 상수와 평형 이동에는 영향을 주지 않음.

• K 에는 영향을 주지 않음

• 평형계의 위치 이동 없음

• 계는 평형에 빨리 도달

29