소개글
"자연계에서 동적 평형 상태가 안되는 이유"에 대한 내용입니다.
목차
1. 동적 평형 상태가 안되는 이유
1.1. 화학 반응에서 동적 평형
1.2. 동적 평형 상태의 유지
1.3. 동적 평형이 깨지는 원인
2. 동적 평형 상태를 유지하기 위한 조건
2.1. 정반응과 역반응의 속도 동일
2.2. 반응물과 생성물의 농도 일정
2.3. 외부 요인에 의한 평형 이동
3. 동적 평형 상태가 깨지는 경우
3.1. 온도, 압력, 농도 변화
3.2. 새로운 반응물 투입
3.3. 생성물 제거
4. 평형 상태 유지의 실제 사례
4.1. 화학 공정에서의 동적 평형
4.2. 생명체 내부의 pH 균형
4.3. 지구 온난화와 평형 파괴
5. 참고 문헌
본문내용
1. 동적 평형 상태가 안되는 이유
1.1. 화학 반응에서 동적 평형
화학 반응에서 정반응과 역반응이 동시에 일어나는 상태를 동적 평형이라고 한다. 이 때 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지되며, 정반응과 역반응의 속도가 같아지게 된다. 가역 반응에서 동적 평형 상태가 이루어지면 반응 계에는 아무런 거시적인 변화가 없어 보이지만, 실제로는 분자 수준에서 정반응과 역반응이 계속 일어나고 있다. 결국 동적 평형 상태란 정반응과 역반응의 속도가 같아짐으로써 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지되는 상태를 말한다.
동적 평형 상태가 유지되기 위해서는 정반응과 역반응의 속도가 같아야 하며, 반응물과 생성물의 농도가 일정해야 한다. 이를 위해서는 온도, 압력, 농도 등의 요인들이 적절히 유지되어야 한다. 만약 이러한 요인들이 변화하게 되면 동적 평형 상태가 깨지고 새로운 평형 상태로 이동하게 된다. 예를 들어 온도가 상승하면 발열 반응의 경우 정반응이 우세해져 생성물의 농도가 증가하고, 흡열 반응의 경우 역반응이 우세해져 반응물의 농도가 증가한다. 또한 새로운 반응물이 투입되거나 생성물이 제거되면 동적 평형 상태가 깨지고 새로운 평형 상태로 이동하게 된다.
동적 평형 상태는 화학 공정이나 생명체 내부의 pH 균형 유지 등 다양한 분야에서 관찰된다. 예를 들어 대기 중의 이산화탄소 농도 증가로 인한 지구 온난화 문제는 동적 평형 상태가 깨지면서 발생하는 현상이다. 이처럼 동적 평형 상태의 이해는 화학 반응과 관련된 현상을 이해하고 예측하는데 필수적이다.[1,2,3]
1.2. 동적 평형 상태의 유지
동적 평형 상태를 유지하기 위해서는 정반응과 역반응의 속도가 동일해야 하며, 반응물과 생성물의 농도가 일정해야 한다. 정반응과 역반응의 속도가 동일하면 반응물과 생성물의 농도가 시간에 따라 변하지 않으므로 동적 평형 상태가 유지된다. 외부 요인에 의해 평형이 이동하더라도 새로운 평형 상태를 형성하게 된다. 예를 들어, 화학 공정에서는 반응기 내 농도, 압력, 온도와 같은 요인을 조절하여 동적 평형 상태를 유지할 수 있다. 또한 생명체 내부에서는 pH 균형을 유지하는 완충 작용으로 인해 동적 평형 상태가 유지된다. 그러나 외부 환경 변화에 의해 동적 평형 상태가 깨지면 평형이 새로운 상태로 이동하게 되는데, 이로 인해 지구 온난화와 같은 환경 문제가 발생할 수 있다.
1.3. 동적 평형이 깨지는 원인
온도, 압력, 농도 변화는 동적 평형 상태를 깨뜨리는 주요 원인이다. 온도가 변하면 정반응과 역반응의 속도가 달라져 평형 상태가 무너진다. 압력이 변하면 화학 반응의 평형 상태가 달라진다. 또한 반응물의 농도나 생성물의 농도가 변하면 평형 상태가 깨지게 된다.
새로운 반응물이 투입되거나 생성물이 제거되면 평형 상태가 깨지게 된다. 평형 상태에서는 정반응과 역반응의 속도가 같지만, 새로운 반응물이 투입되거나 생성물이 제거되면 이 속도 균형이 깨져 새로운 평형 상태로 이동하게 된다.
이처럼 온도, 압력, 농도 변화와 같은...
참고 자료
일반화학실험교재, 서울시립대학교
McMurry*Fay, 일반화학2판
https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Enzyme/Gibbs_free_energy
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_potential
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%97%AC%EB%A6%84%ED%99%80%EC%B8%A0_%EC%9E%90%EC%9C%A0_%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80
도서명 : 룬샷 (전쟁, 질병, 불황의 위기를 승리로 이끄는 설계의 힘)
저 자 : 사피 바칼 저
번 역 : 이지연 역
출판사 : 흐름출판
출판일 : 2020년 04월 27일
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