[화학실험] 화학평형-르샤틀리에의 원리
1. Abstract Introduction
정반응과 역반응이 동시에 진행되는 가역반응은 궁극적으로 평형에 이르게 되며, 평형의 위치는 농도․온도․압력 등 반응조건에 따라 달라진다. 이 실험에서는 반응조건이 평형의 위치에 미치는 영향을 관찰하고 르샤틀리에의 원리를 확인하고자 한다.
어떤 반응들은 반응조건들을 변화시킴으로써 정반응과 역반응 중 어느 한 방향으로만 진행시킬 수 있다. 예컨대 화학량론적으로 혼합한 수은과 산소를 300℃로 가열하면, 두 반응물들은 다 없어지고 생성물인 산화수은(II)만 남는다. 거꾸로 산화수은(II)을 약 600℃ 정도로 가열하면 수은과 산소가 다시 생성된다. 따라서 이 두 반응들은 넓은 의미에서 가역반응이라고 할 수 있으나 반응이 완결된다는 점에서 흔히 이야기하는 가역반응과는 다르다.
진정한 의미에서의 가역반응이란 정반응과 역반응이 동시에 진행되는 것이다.
반응물들만 섞어 반응을 진행시킨다고 가정하면, 반응 초기에는 주로 정반응이 진행되나 반응이 진행됨에 따라 생성물의 농도가 커지므로 시간이 지날수록 역반응 진행속도가 커지게 된다. 따라서 어느 시점에 이르면 정반응 속도와 역반응 속도가 같아져 반응물과 생성물의 농도에 더 이상의 변화가 없게 되어 겉보기로는 반응이 끝난 것처럼 보이게 되며, 이 때 반응은 평형에 도달하였다고 얘기한다. 그러나 평형상태에서도 반응이 완전히 정지한 것은 아니고 정반응과 역반응은 계속 진행하고 있으며, 다만 그 속도가 같아 외견상 농도의 변화가 없는 것 뿐이므로 반응은 동적평형을 이루는 것이다.
가역반응에 대해서는 반응조건을 변화시킴으로써 평형의 위치를 반응물 또는 생성물 쪽으로 이동시킬 수 있고, 이 때 평형의 이동방향은 르샤틀리에의 원리로 설명할 수 있는데, 이 원리에 의하면 동적평형을 이루고 있는 반응계에 농도․온도․압력 등 반응조건을 변화시키면 반응계는 가능한 이 변화의 영향을 감소시킬 수 있는 방향으로 평형을 이동시킨다.
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2013.09.03
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