화학 II: 상평형·총괄성·화학 평형·반응 속도
화학 II는 기체·액체·고체의 상태와 상평형, 용액의 총괄성, 화학 평형, 반응 속도를 다룬다. 입자 수와 에너지 관점으로 현상을 설명하는 것이 핵심이다.
기체와 상평형
이상 기체 상태 방정식 PV = nRT. 상평형 곡선에서 삼중점은 세 상이 공존하는 점, 임계점은 액체와 기체의 구분이 사라지는 점이다. 증기 압력이 외부 압력과 같아지면 끓는다.
용액의 총괄성
총괄성은 용질 입자 수에 비례한다. 끓는점 오름 ΔTb = Kb·m, 어는점 내림 ΔTf = Kf·m, 삼투압 π = iMRT다. i는 반트호프 계수로 입자 수를 나타낸다.
화학 평형
평형 상수 K는 생성물 농도의 계수 제곱을 반응물 농도의 계수 제곱으로 나눈 값이다. 반응 지수 Q와 K를 비교해 정반응·역반응 방향을 판단한다. 르샤틀리에 원리에 따라 농도, 압력, 온도 변화에 평형이 이동하며 촉매는 도달 시간만 줄인다.
반응 속도
속도식은 실험으로 결정되고 반응 차수를 갖는다. 온도가 높아지면 활성화 에너지 이상의 분자 수가 늘어 속도가 커진다. 촉매는 활성화 에너지를 낮춘다.
예제
1 L 용기에 H₂ 1몰, I₂ 1몰을 넣고 평형에 도달했더니 HI가 1.5몰 생성되었다. H₂와 I₂는 각각 0.25몰 남는다. K = (1.5)²/(0.25×0.25) = 2.25/0.0625 = 36이다.
함정
총괄성 문제에서 NaCl을 입자 1개로 세는 것(i=2), 기체 몰수 차이가 없을 때 압력 변화가 평형을 이동시키지 않는다는 점, 촉매가 K를 바꾼다고 착각하는 것, K가 온도에만 의존한다는 점을 놓치는 것이 감점 요인이다.