소개글
"르샤틀리에의 원리"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 르샤틀리에 원리의 개요
1.2. 평형 상태의 계에 대한 외부 변화의 영향
1.3. 실험을 통한 원리 확인의 필요성
2. 본론
2.1. 농도 변화에 따른 평형 이동
2.1.1. 반응 계에 반응물 또는 생성물 첨가
2.1.2. 반응 계에서 반응물 또는 생성물 제거
2.2. 압력 변화에 따른 평형 이동
2.2.1. 기체 반응계의 부피 변화
2.2.2. 기체 분자 수 변화와 평형 이동
2.3. 온도 변화에 따른 평형 이동
2.3.1. 발열/흡열 반응 평형의 온도 의존성
2.3.2. 온도 변화에 따른 평형 위치 변화
2.4. 공통 이온 효과와 평형 이동
2.4.1. 약산 및 약염기의 이온화와 공통 이온 효과
2.4.2. 난용성 염의 용해도와 공통 이온 효과
2.5. 평형 이동의 반응 속도학적 해석
3. 결론
3.1. 르샤틀리에 원리의 요약
3.2. 실험을 통한 원리 확인의 의의
3.3. 향후 연구 방향
4. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 르샤틀리에 원리의 개요
르샤틀리에 원리란 평형 상태의 계에 변화가 가해졌을 때, 평형의 위치가 그 변화를 감소시키려는 방향으로 이동한다는 것이다. 이 원리를 통해 농도, 압력, 온도 변화가 미치는 영향을 정성적으로 예측할 수 있다.
예를 들어, N2, H2, NH3이 평형을 이루고 있는 혼합물에 N2를 첨가하면, 계는 N2를 소비하는 방향으로 평형이 이동하게 된다. 이에 따라 암모니아 합성 반응이 일어나 평형이 오른쪽으로 이동하게 된다. 마찬가지로 반응물이나 생성물을 제거할 경우, 제거된 성분이 생성되는 방향으로 평형이 이동하게 된다.
또한 기체 계의 부피를 줄이면 계는 자체 부피를 줄이는 쪽으로 반응하므로, 기체 분자의 총 수를 줄이는 방향으로 평형이 이동하게 된다. 온도를 높이면 흡열반응으로 평형이 이동하여 용액이 짙은 색을 띠게 되며, 온도를 낮추면 발열반응으로 평형이 이동하여 용액이 옅은 색을 띠게 된다.
이처럼 르샤틀리에 원리를 통해 평형에 있는 계에 여러 변화를 가했을 때, 그 영향을 정성적으로 예측할 수 있다.
1.2. 평형 상태의 계에 대한 외부 변화의 영향
평형 상태의 계에 외부에서 변화를 주면 계는 새로운 평형 위치에 도달하려 하기 때문에 그러한 자극을 부분적으로 상쇄하려는 방향으로 조절하게 된다. 여기서 "변화"란 농도, 압력, 부피, 온도의 변화를 의미한다.
농도 변화의 영향을 살펴보면, 일정한 온도와 압력에서 평형 상태에 있는 반응계에 반응물 또는 생성물을 가할 경우, 그 계는 첨가한 성분의 농도를 낮추는 방향으로 평형을 이동하게 된다. 예를 들어 N2, H2, NH3가 평형을 이루고 있는 혼합물에 N2를 첨가하면 계는 N2를 소비하는 방향, 즉 암모니아 합성 반응이 일어나 오른쪽으로 평형이 이동하게 된다. 반대로 반응물이나 생성물을 제거할 경우, 계는 제거된 성분이 생성되는 방향으로 평형을 이동하게 된다.
압력 변화에 따른 평형 이동을 살펴보면, 기체 계가 들어있는 용기의 부피를 줄이면 그 계는 자체 부피를 줄이는 쪽으로 반응하므로, 계에 있는 기체 분자의 총 수를 줄이는 방향으로 평형이 이동하게 된다. 예를 들어 2NO2(g)⇌N2O4(g) 반응계에서 용기의 부피를 줄이면 분자 수가 적은 N2O4 쪽으로 평형이 이동하게 된다. 반대로 부피를 증가시키면 기체 분자 수를 증가시키는 방향으로 평형이 이동한다.
온도 변화에 따른 평형 이동을 살펴보면, 온도를 높이면 흡열 반응이 우세해져 평형이 오른쪽으로 이동하고, 온도를 낮추면 발열 반응이 우세해져 평형이 왼쪽으로 이동한다. 예를 들어 2NO2(g)⇌N2O4(g) 반응계에서 온도를 높이면 흡열 반응인 역반응이 우세해져 NO2가 많아지고, 온도를 낮추면 발열 반응인 정반응이 우세해져 N2O4가 많아진다.
이처럼 평형 상태의 계에 외부에서 농도, 압력, 온도 등의 변화를 주면 계는 그러한 변화를 부분적으로 상쇄하려는 방향으로 새로운 평형 위치에 도달하게 된다. 이를 통해 평형 계에 대한 외부 변화의 영향을 정성적으로 예측할 수 있다.
1.3. 실험을 통한 원리 확인의 필요성
실험을 통한 원리 확인의 필요성은 르샤틀리에 원리를 보다 깊이 있게 이해하고 그 적용 범위를 확인하는 데 있다. 르샤틀리에 원리는 평형 상태의 계에 외부 변화가 가해졌을 때 평형이 그 변화를 최소화하는 방향으로 이동한다는 것을 설명한다. 하지만 이는 주로 정성적인 설명에 그치며, 실제 실험 결과와 정량적으로 비교하여 원리의 타당성을 검증할 필요가 있다.
실험을 통해 농도, 압력, 온도 등 다양한 변화에 대한 평형 이동의 양상을 관찰할 수 있다. 예를 들어 수용액에서 약산-약염기 평형의 경우, 공통 이온 첨가에 따른 평형 이동을 실험적으로 확인할 수 있다. 또한 기체 반...
참고 자료
Newton 편집부. 과학용어사전. 뉴턴사이언스, 2015.
Zumdahl, 일반화학. CENGAGE, 2020.
“르샤틀리에 원리.” 지식백과(화학백과). 2020년 10월 31일 접속, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5662755&cid=62802&categoryId=62802
화학교재연구회, 일반화학실험, 사이플러스, 2017, p161~p164
레이먼드 창, 레이먼드 창의 일반화학, 사이플러스, 2020, (p153, p627~p628)
화학교재연구회, 일반화학실험, 사이플러스, 2017, p161~p164
레이먼드 창, 레이먼드 창의 일반화학, 사이플러스, 2020, (p627~p628, p698, p725)
1
2
3
4
5
6
7
8
9