앞과 뒤가 같아지는 순간 — 가역 반응과 화학 평형

활성화 에너지를 넘은 반응이 늘 한 방향으로 끝까지 가는 것은 아닙니다. 어떤 반응은 생성물이 다시 반응물로 돌아오는 길도 열려 있습니다.

오늘의 한 문장#

화학 평형은 정반응 속도와 역반응 속도가 같아져 농도가 더 이상 변하지 않는 동적 상태입니다. 멈춘 것이 아닙니다.

평형 상수 K는 같은 온도에서 평형 조성의 치우침을 나타내는 숫자입니다.

한쪽 화살표에서 양쪽 화살표로#

가역 반응은 정반응과 역반응이 같은 그릇 안에서 모두 일어날 수 있는 반응입니다. 반응식에는 ⇌ 화살표를 씁니다.

정반응은 반응물에서 생성물로 가는 길이고, 역반응은 생성물에서 반응물로 돌아가는 길입니다.

동적 평형: 멈춤이 아니라 같음#

처음에는 정반응이 빠를 수 있습니다. 생성물이 쌓이면 역반응도 점점 빨라집니다.

어느 순간 두 속도가 같아지면 겉보기 농도는 변하지 않습니다. 하지만 분자 수준에서는 정반응과 역반응이 계속 일어납니다.

그래서 평형은 정지 상태가 아니라 동적 상태입니다.

평형 조건: rate_forward = rate_reverse

평형 상수 K로 치우침을 적기#

일반 반응 aA + bB ⇌ cC + dD에서 평형 상수는 생성물 농도 곱을 반응물 농도 곱으로 나눈 꼴입니다. 각 농도는 계수만큼 거듭 곱합니다.

K가 크면 생성물 쪽으로 치우친 평형, K가 작으면 반응물 쪽으로 치우친 평형입니다. 단, K는 온도가 같을 때 일정합니다.

K = [C]^c[D]^d / ([A]^a[B]^b)

Q와 K를 비교해 방향을 본다#

반응 지수 Q는 K와 같은 모양의 식에 “지금 순간의 농도”를 넣은 값입니다.

Q가 K보다 작으면 생성물 쪽으로 더 가야 K에 닿습니다. Q가 K보다 크면 반응물 쪽으로 돌아가야 합니다. Q=K이면 이미 평형입니다.

다음 시간에는#

다음 시간에는 평형에 있는 그릇을 일부러 흔들어 봅니다. 농도, 압력, 온도 변화에 평형이 어떻게 응답하는지가 르샤틀리에의 원리입니다.

📖 오늘의 낱말#

시험 함정 — 평형은 정지#