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2. 화학 평형 1. 가역 반응과 평형 상태 가역 반응과 비가역 반응  1) 가역 반응   ① 반응조건에 따라 정반응과 역반응이 동시에 일어나는 반응                       냉각              2NO2(g) →  N2O4(g)               (적갈색)       (무색)         ∴ 2NO2(g)   N2O4(g)                        가열               N2O4(g)  → 2NO2(g)                (무색)        (적갈색)   ② 정반응 : 오른쪽으로 진행되는 반응   ③ 역반응 : 왼쪽으로 진행되는 반응  2) 비가역 반응   ① 반응이 한쪽 방향으로만 일어나는 반응   ② 침전반응, 기체가 발생하는 반응, 중화반응, 연소반응             Mg(s) + 2 HCl(aq)  → MgCl2(aq)  +  H2(g)             NaCl(aq)  +  AgNO3(aq)  →  AgCl(s)  + NaNO3(aq)             HCl(aq)  +  NaOH(aq)  →  NaCl(aq)  +  H2O(l) 화학 평형의 정의  1) 처음 반응이 진행되면 반응물질의 농도 감소→ 반응속도 느려짐                                         → 생성물질의 양 증가  2) 생성물질의 양 증가 →  정반응의 속도는 느려지고 역반응 속도 증가  3) 일정 시간 후 정반응과 역반응의 속도가 같아짐  4) 화학 평형 : 가역 반응에서 일정 시간 후 정반응과 역반응의 속도가 같아져 반응이 정지 된 것 처럼 보이는 상태   ① 동적 평형 : 반응이 정지된 것 처럼 보이나 실제는 정반응과 역반응이 동시에 진행   ② 정반응의 속도 = 역반응의 속도   ③ 반응물질과 생성물질이 함께 존재   ④ 조건에 변화하지 않는 한 반응물질과 생성물질의 양이 일정한 상태   ⑤ 반응식의 계수는 평형에서 반응물질과 생성물질의 존재비와 무관 화학 평형의 법칙  1) 평형 농도와 평형의 법칙      aA  +  bB    cC  + dD   ① 평형에서 정반응(v1)과 역반응의 속도(v2)는 같다            v1 = k1[A]a[B]b       v2 = k2 [C]c[D]d            ∴ k1[A]a[B]b = k2[C]c[D]d   ②      (단, [  ] 는 평형농도) (K : 평형상수)  2) 화학 평형의 법칙   ① 일정온도에서 가역반응이 평형에 있을 때, 생성물질의 농도의 곱과         반응물질의 농도의 곱의 비의 값은 항상 일정하다   ② K 는 온도에 의한 값이다   ③ K는 평형에서 반응물질의 농도의 곱 분에 생성물질의 농도의 곱으로 표시  3) 평형 상수의 의미   ① K 값이 크다 : 정반응이 우세하게 일어나 평형에서 생성물질이 많다   ② K 값이 작다 : 역반응이 우세하게 일어나 평형에서 반응물질의 양이 많다  4) 불균일 평형에서의 평형 상수 식       고체나 용매로 사용된 액체의 경우 평형 상수식에 쓰지 않는다 - 상수로 취급        CaCO3(s) → CaO(s)  + CO2(g),  K = [CO2]        CH3COOH(aq)  +  H2O(l)  →  CH3COO-(aq)  + H3O+(aq)  5) 역반응의 평형 상수 K'         K' =      K K' = 1  6) 평형 상수 구하기   ① 반응물질과 생성물질의 평형 농도를 구한다          평형 농도 = 처음 농도 - 반응한 농도   (몰농도)   ② 평형 상수식을 쓴다   ③ 평형 상수식에 평형농도를 대입하여 평형상수를 구한다  7) 평형 상수와 반응의 진행 방향        평형상수 : K 같은 온도에서 임의의 농도를 평형상수식에 대입한 값 : K'   ① K > K'  : 정반응 진행 (정반응의 속도 > 역반응의 속도)          : 평형에서가 임의의 농도에서보다 생성물질의 양이 많음   ② K = K'  : 평형 상태 (정반응 속도 = 역반응 속도)   ③ K < K'  : 역반응 진행 (정반응 속도 < 역반응 속도) : 평형에서보다 임의의 농도가 생성물질의 양이 많음 2. 화학 평형의 이동   평형이동 : 평형을 이룬 반응계에 반응조건을 변화시키면 평형이 깨어지고 일정 시간후 새로운 평형에 도달하는 현상 : 정반응과 역반응 속도중 하나에만 영향을 주는 조건 변화가 있어야 함 평형이동에 영향을 주는 인자  1) 농도의 영향   ① 반응물질의 농도를 증가, 생성물질의 농도를 감소 → 정반응쪽으로 평형이동   ② 반응물질의 농도를 감소, 생성물질의 농도를 증가 → 역반응쪽으로 평형 이동              Cr2O72-(aq)  +  H2O(l)  ↔   2CrO42-(aq)  +  2H+(aq)                    중크롬산이온                     크롬산 이온                         (주황색)                          (노란색)     평형에 있는 위 반응계에 황산을 첨가하면 주황색이 진해짐.수용액에서 황산은 다음과 같이 이온화                H2SO4    2H+  +  SO42-     평형에 있는 반응계에 H+의 농도를 증가 .  평형은 H+의 농도를 감소하는 방향으로 이동 역반응 쪽으로 평형이동 . 황색이 짙어짐     평형에 있는 반응계에 NaOH를 첨가 하면 H+와 중화 H+의 농도가 감소 . 평형은 H+농도가 증가하는 정반응쪽으로 이동 노란색이 진해짐 평형 상수식을 이용한 평형의 이동     온도가 일정할 때 평형상수 값은 일정하므로 [H+] 의 농도가 증가하면 감소하는 쪽으로 , 감소하면 증가하는 쪽으로 평형 이동   ③ H2(g)  +  I2(g)  →  2HI(g)의 반응이 평형에 있을 때,      수소를 첨가한 경우     * 평형에 있는 반응계에 수소를 첨가하면 순간적으로 수소의 농도가 증가 . 평형은 깨어지고 수소의 양이 감소하는 쪽으로 평형이동 . 반응물질인 수소와 요오드의 양은 감소하고 생성물질인 요오드화 수소는 증가 (감소하거나 증가한 물질의 양은 반응계수에 비례)  2) 압력의 영향     기체의 몰수가 변화하는 반응에서   ① 평형에 있는 반응계에 압력을 증가시키면 기체의 몰수(부피)가 감소하는 방향으로 평형이동(압력 감소)   ② 압력을 감소시키면 기체의 몰수(부피)가 증가하는 방향으로 평형이동 (압력 증가)   ③    2 NO2(g)       N2O4(g)               적갈색           무색      압력을 증가시키면 색깔이 엷어짐 . 기체의 몰수가 감소하는 정반응쪽으로 평형이동 . 압력 감소      압력을 감소시키면 적갈색이 진해짐. 기체의 몰수가 증가하는 역반응쪽으로 평형이동 . 압력 증가   ④ 기체의 몰수가 변화하지 않거나 고체, 액체의 반응에서는 압력과 . 평형이동은 무관  3) 온도의 영향      2 NO2(g)   →   N2O4(g) + 58.0 kJ        적갈색           무색   ① 온도를 높이면 적갈색이 짙어짐       온도른 내리면 적갈색이 엷어짐   ② 평형에 있는 반응계에 온도를 높이면 온도가 낮아지는 흡열반응 쪽       온도를 내리면 온도가 높아지는 발열반응 쪽으로 평형이동   ③ 평형상수와 온도          흡열반응        발열반응의 경우 온도를 높이면         K                      K 값은 작아진다                             흡열반응의 경우 온도를 높이면                                 K 값은 커진다                     발열반응                         온도   ④ 평형상수와 평형이동            K = (정반응)            정반응은 발열반응이므로 온도를 높이면 평형상수 값이 작아짐            → NO2의 농도가 감소하는 역반응쪽으로 평형이동 : 흡열반응쪽            K = (역반응)            역반응은 흡열반응이므로 온도를 높이면 평형상수 값이 커짐            → N2O4의 양이 증가하는 정반응 쪽으로 평형이동 (발열반응 쪽)