[화학평형] 평형상수 공식 (Equilibrium Constant Equation)
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?