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1. 서론
1.1. 실험 개요
실험 개요는 다음과 같다. 수용액에서 평형 상태에 있는 반응 혼합물에 특정 물질을 첨가하여 평형이 이동되는 것을 관찰하고, 르샤틀리에 원리를 이해하는 것이 실험의 목적이다. 이를 위해 산-염기 지시약 실험, 난용성 염 용해도 실험, 불용성 염 용해도 실험을 수행한다. 산-염base 지시약 실험에서는 메틸 바이올렛을 이용하여 pH 변화에 따른 색 변화를 관찰하며, 난용성 염 용해도 실험에서는 온도 변화에 따른 PbCl2의 용해도 변화를, 불용성 염 용해도 실험에서는 pH 변화에 따른 Zn(OH)2의 용해도 변화를 관찰한다.""
1.2. 실험 목적
실험 목적은 수용액에서 평형 상태에 있는 반응 혼합물에 특정 물질을 첨가하여 평형이 이동되는 것을 관찰하고, 르샤틀리에 원리를 이해하는 것이다.""
수용액에서 평형 상태를 유지하고 있는 반응 혼합물에 외부 자극을 가하면 화학 평형이 깨지고 새로운 평형 상태로 이동하게 된다. 이때 르샤틀리에 원리에 따르면 새로운 평형 상태는 외부에서 가해진 변화를 상쇄하는 방향으로 진행된다. 따라서 이번 실험에서는 평형 상태의 반응 혼합물에 농도, 온도, 압력 등의 외부 조건 변화를 주어 평형 이동을 관찰하고, 이를 통해 르샤틀리에 원리를 이해하고자 한다.""
1.3. 이론적 배경
화학 평형은 가역반응에서 정반응의 속도와 역반응의 속도가 평형을 이루는 상태이다. 이때 반응물과 생성물의 농도가 시간에 따라 변화하지 않는다.
평형상수는 가역 반응에서 평형 상태의 반응물과 생성물의 농도 관계를 나타내는 상수이다. 평형상수는 온도에 따라 달라지지만 압력이나 농도에 의해 변화하지 않는다. 평형상수가 크면 정반응이 우세하여 생성물의 농도가 크고, 작으면 역반응이 우세하여 반응물의 농도가 크다.
르샤틀리에 원리에 따르면 화학 평형 상태에 있는 계에 외부 변화를 가하면 그 계는 외부 변화를 상쇄시키는 방향으로 새로운 평형을 이루게 된다. 농도, 온도, 압력 등의 변화에 따라 평형이 이동하는데, 농도 증가시 역반응, 온도 상승시 흡열반응, 압력 증가시 부피 감소반응 방향으로 평형이 이동한다.
2. 본론
2.1. 평형의 이해
2.1.1. 화학 평형
화학 평형은 가역 반응에서 정반응의 속도와 역반응의 속도가 평형을 이루어 외부 조건이 변화하지 않는 한 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지되는 상태를 의미한다. 이때 반응물과 생성물의 농도는 변화하지 않지만, 정반응과 역반응은 계속 진행되고 있다.
화학 평형 상태에서는 정반응과 역반응의 속도가 같기 때문에 반응물과 생성물의 농도비가 일정하게 유지된다. 이 농도비를 나타내는 값을 평형상수라고 하며, 주어진 온도에서 일정한 값을 가진다. 평형상수는 생성물의 몰농도 곱과 반응물의 몰농도 곱의 비로 정의된다. 평형상수가 클수록 정반응이 우세하고, 작을수록 역반응이 우세하다.
화학 평형 상태에 있는 계에 외부 요인의 변화가 가해지면 평형이 깨지고 새로운 평형 상태에 도달하게 된다. 이때 새로운 평형 상태는 주어진 외부 요인의 변화를 상쇄하는 방향으로 진행된다. 이를 르샤틀리에 원리라고 한다.
2.1.2. 평형상수
평형상수는 가역적인 화학반응이 특정 온도에서 평형을 이루고 있을 때, 반응물과 생성물의 ...
