르샤틀리에의 원리 "압력"변화 질문
화학 진행 반응식이 N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g) + 20kcal에서
질문 1
"압력을 낮추어 주면 반응은 왼쪽으로 진행한다"라고 나와 있는데요. 여기서 압력은 외부 압력을 말하는 건가요?
그래서 반응이 일어나는 공간에 가하는 압력을 낮추어 반응이 일어나는 공간의 부피가 늘어난다는 뜻인가요??
여기서 말하는 압력이 어떤 압력을 말하는지 잘 모르겠습니다.
질문2
강사님이 반응물은 총 4몰이고 생성물은 2몰이여서 정반응은 압력이 감소하는 방향, 역반응은 압력이 증가하는 방향이라고 하셨는데요. 이건 부피가 동일하다고 보기 때문인건가요? 화학 반응식에서 모두 기체일 때는 계수비가 몰수비이자 부피비 이지 압력비가 아니잖아요. 근데 왜 계수비가 압력비가 되는지 잘 모르겠습니다
안녕하세요.
질문1. 압력 변화와 반응의 진행 방향
'압력을 낮추어 주면 반응은 왼쪽으로 진행한다' 는 설명에서 말하는 '압력'은 반응이 일어나는 용기 또는 시스템에 가해지는 외부 압력을 의미합니다. 반응기 내의 압력을 조절함으로써 반응의 진행 방향을 조절할 수 있습니다. 일반적으로 반응기의 압력을 낮추면, 반응기의 부피가 늘어나게 됩니다(이상적인 조건에서). 이 때 르샤틀리에의 원리에 따라, 반응은 가스의 총 몰 수가 증가하는 방향으로 이동하려는 경향이 있습니다. 이는 반응의 평형을 이동시켜 외부 조건의 변화를 상쇄하려는 자연스러운 반응입니다.
질문2. 반응물과 생성물의 몰 비율과 압력의 관계
화학 반응에서 반응물과 생성물의 몰 수는 그 반응이 일어나는 조건에서 부피 비율과 관련이 있습니다. 이상 기체 법칙에 따르면, 일정한 온도와 압력에서 기체의 몰 수는 그 부피와 비례합니다. 따라서, 반응물의 총 몰 수가 생성물의 몰 수보다 많으면, 같은 조건 하에서 반응물의 부피도 더 클 것입니다.
이 반응식에서 N₂와 3H₂는 총 4몰이고, NH₃는 2몰입니다. 이는 전반응이 진행될 때 가스의 총 몰 수가 감소하므로 부피가 줄어든다는 것을 의미합니다. 따라서, 압력이 감소하는 방향으로 반응이 진행됩니다. 역반응이 일어나면 가스의 총 몰 수가 증가하므로 압력이 증가하는 방향으로 반응이 진행됩니다. 이것이 바로 르샤틀리에의 원리를 통해 외부 조건 변화에 따른 반응의 평형 이동을 설명하는 기본 원리입니다.
즉, 계수비가 부피비를 의미하며, 동일 조건에서는 압력 변화와 직접적으로 연결됩니다. 기체의 경우, 압력과 부피는 반비례 관계이기 때문에, 부피가 감소하면 압력이 증가하고, 부피가 증가하면 압력이 감소합니다. 따라서 계수비가 압력 변화에 직접적인 영향을 미치는 것으로 볼 수 있습니다.