화학평형은 화학반응속도론에서 배웠던 개념들을 바탕으로 다져진 단원입니다. 먼저 화학에서 말하는 평형이란 것이 뭘까요? 다들 알겠지만 주어진 화학 반응식에서 정반응속도와 역반응속도가 같을 때! 계속 생성물이 생성되고 반응물이 소멸되지만 그 역의 속도도 같기 때문에! 겉으로는 잠잠해보여도 미시세계에서는 끝없이 동적인 상태.
말이 길었죠? 이걸 바로 동적 평형이라고 합니다. 간단히 화학평형상태이다. 라고 부릅니다.
그러면 반응식을 하나 임의로 설정해봅시다.
위 식을 보면 반응물과 생성물이 각각 A,B / C로 나타나 있습니다. 화학평형 공식은 생성물의 농도 / 반응물의 농도
라고 표현합니다. 따라서 위 반응식에서 화학평형을 구하라고 말한다면 다음과 같이 쓰시면 되겠습니다.
이게 화학평형 공식입니다. 또 좋은게 화학반응속도식에서처럼 뭐 여러개 고려할 필요도 없어요. 오직 농도에 관한 식으로만 나타내면 됩니다. 다만, 반응물의 계수에 따라 혹은 생성물의 계수에 따라 차수가 달라지기는 합니다.
한편, 저 평형상수 K는 기체에 관한 평형상수값인지 수용액에 대한 평형상수 값인지 아직 모릅니다.
K_c를 수용액에 관한 평형상수값이라 부르구요. K_p를 기체에 관한 평형상수 값이라 부릅니다. 두 평형상수값은 항상 같은 것은 아닙니다. 두 값 사이에 상관관계가 존재합니다. 한번 봅시다.
R은 기체상수 값입니다. 여기서는 에너지에 대한 개념이 아니므로 0.0821이 기체상수값이 되구요. T는 절대온도입니다.
n은 생성물과 반응물간의 몰 수 차이를 의미합니다. 위 식이 어떻게 유도되었을까요? 간단합니다. 기체를 이상기체라고 가정한 뒤, 이상기체 상태방정식을 이용하여 농도로 표시한 것입니다. 한번 유도해볼까요?
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