[일반화학실험] 평형 상수의 결정

소개

"[일반화학실험] 평형 상수의 결정"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 시약 및 기구
4. 실험 방법
5. 결과
6. 고찰
7. 참고문헌

본문내용

3. 실험 목적 : FeSCN2+의 착이온 평형에서 반응의 평형 상수를 구하고 화학 평형을 이해한다.
4. 실험 원리
1) 화학 평형
한 방향으로만 일어나는 화학 반응은 거의 없으며, 어느 정도는 가역적인 반응이다. 반응 초기에는 정반응에 의해 생성물 분자가 생성된다. 어느 정도 생성물 분자가 생성되면 곧바로 역반응이 일어나고, 생성물 분자로부터 반응물 분자가 생성된다. 역반응 속도가 점점 빨라져 정반응 속도와 역반응 속도가 같게 되어 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지될 때, 이를 화학 평형(chemical equilibrium)이 이루어 졌다고 한다.

일정한 온도에서 가역 반응이 일어나면 그 반응은 최종적으로 평형 상태로 도달한다. 이는 반응 속도의 관점을 통해 이해 할 수 있다.
2NO2(g) ⇌ N2O4(g)
다음 반응은 이산화 질소와 사산화 이질소 사이의 가역 반응 이다. 정반응의 반응 속도 상수를 kf , 역반응의 반응 속도 상수를 kr 이라고 하면 정반응과 역반응의 반응 속도는 다음과 같이 표현된다.
< 반응속도정반응 = - (∆[NO_2])/∆ = 2(∆[N_2 O_4])/∆ = kf [NO2]2 >
< 반응속도역반응 = (∆[NO_2])/∆ = - 2(∆[N_2 O_4])/∆ = kr [N2O4] >
반응 초기에 NO2의 농도는 감소하고 N2O¬4의 농도는 증가하여 정반응의 속도는 감소하고 역반응의 속도는 증가한다. 정반응 속도와 역반응 속도가 같아지면, 정반응에 의해 NO2가 감소되는 속도와 역반응에 의해 NO2가 증가하는 속도가 같게 되어 NO2의 농도는 일정하게 유지된다. 마찬가지로 정반응에 의해 N2O¬4가 증가되는 속도와 역반응에 의해 N2O¬4가 감소되는 속도가 같아져 N2O¬4농도 또한 일정하게 유지된다. 따라서 아래와 같은 식을 쓸 수 있다.
< kf [NO2]2 = kr [N2O4] >
이처럼 평형 상태는 역반응 속도와 정반응 속도가 같아 반응물과 생성물의 농도가 변하지 않기 때문에 반응이 일어나지 않는 정적인 상태로 보인다. 하지만 실제로는 역반응과 정반응이 계속해서 일어나는 동적인 상태이다.

참고자료

· 이홍인(2014). 일반화학실험, 서울:자유아카데미
· Raymond Chang외 1명(2016). 레이먼드 창의 일반화학(12권) 서울:사이플러스
· 사이언스 올, 화학 평형, 2019.11.19, https://www.scienceall.com/
· 위키백과, 화학 평형 2019.11.19 https://ko.wikipedia.org
· 학습백과 zum , 화학 평형, 2019 11.19, http://study.zum.com/book/12328