동적평형

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위 사진은 예시일 뿐이다.

1. 개요

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動的平衡 / Dynamic equilibrium
물질과 에너지의 이동 또는 변화가 끊임없이 일어나고 있지만, 서로 상쇄되어 변화가 없어 평형을 이루고 있는 현상을 말한다. 정적평형과는 완전히 다른 말로, 이 경우는 물질의 이동 및 변화가 없어서 변화가 없는 것이다.
평형일때는 자유에너지 변화량이 0이란 특징이 있다.

2. 종류

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2.1. 상평형

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상평형 참조

2.2. 화학평형

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반응은 크게 가역반응과 비가역반응으로 나눌 수 있다. 가역반응은 역반응이 일어날 수 있는 반응을 말하고, 비가역반응은 역반응이 일어나지 않거나 매우 조금 일어나는 반응을 말한다. 비가역반응의 예시로는 연소 반응, 기체 생성 반응, 앙금 생성 반응등이 있으며, 가역반응은 거의 웬만한 화학반응의 전부이다. '''화학평형은 가역반응에서 정반응과 역반응이 일어나는 정도가 같아서 평형을 이루는 것을 말한다.'''
오해하기 쉬운 것은 촉매이다. 촉매는 평형의 이동에 관여하지 않는다. 단지 반응속도를 빠르게 하고, 반응조건을 완화시킬 뿐이다.

2.2.1. 르샤틀리에의 원리

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화학반응의 평형은 온도와 압력, 농도에 따라 이동한다. 이때 변화는 르샤틀리에 원리[2]를 따른다. 이는 변화를 감소시키는 방향으로 일어난다는 것이다.
르샤를리에 원리에 따르면,

농도에 따른 평형의 이동은 반응물이 추가가 되면 정반응이 일어나여 생성물을 만들어 반응물의 농도를 낮추고, 생성물이 추가가 되면 역반응이 일어나 반응물을 만들어 생성물 농도를 낮춘다.

온도가 올라가면 흡열반응쪽으로 일어나고(정반응이 흡열이면 정반응, 역반응이 흡열이면 역반응) 온도가 낮아지면 발열반응 쪽으로 일어난다.

압력이 높아지면 물질의 수가 줄어드는 쪽으로 일어나고(물질 수가 줄어들면 압력이 낮아지므로) 압력이 낮아지면 물질수가 늘어난는 쪽으로 일어난다.

2.3. 용해평형

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용해평형은 용매가 포화상태에 도달하여 녹는양과 석출되는 양이 같아져 평형을 이룬것을 말한다. 전해질의 이온화 등이 여기에 포함된다. 보통 용해평형으로 동적평형을 보여준다.
설탕 수용액을 예로 들면,

1.무색투명한 설탕을 포화상태가 될때까지 물에 녹인다. 2.색이 있는 설탕을 넣는다. 이때 만약에 정적평형이라면 이미 포화상태이므로 색이 있는 설탕은 녹지 않는다. 3.그러나 물의 색은 색있는 설탕의 색으로 변한다. 즉, 색있는 설탕이 녹은 것이다. 4.그러나 녹지않은 설탕의 양이 일정한것으로 보아 우리는 계속 설탕이 석출과 용해가 일어나고 있음을 알수 있다.

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2.4. 산-염기 평형

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2015년도 교육과정에서는 화학2에서 배우게 되는 내용이다. (화학1에도 산-염기를 배우나 평형은 배우지 않음 , )산과 염기는 수용액 상태에서 모두 이온화로 존재하지 않고 일부 이온화 되어 평형상태에 이르게 된다. 이때 이온화 되는 정도에 따라 산은 강산, 약산 염기는 강염기와 약염기로 분류한다. 이온화도는 α로 표시하며 이온화가 되는 비율(이온화 된 전해질 몰수/용해된 전해질의 총 몰수)을 0에서 1사이의 수로 표현한다. 강산,강염기는 이온화도가 1에 가까운 물질들을 말하며 대표적인 강산으로는 염산(이온화도 0.94), 질산(이온화도 0.92), 황산 (이온화도 0.62)등이 있고 대표적인 강염기로는 수산화 나트륨(이온화도 0.91) 수산화 칼륨(이온화도 0.91)등이 있다.

3. 관련문서

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• 증발
• 용해

[1] 이 문서는 화학2 내용을 기반으로 작성되었다.

[2] 일명 청개구리 원리

[3] 이 실험은 엄밀히 말하면 동적평형이 아닐수 있다.