【물리화학1】 6장 화학 평형

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1장 기체의 성질에서는 이상기체와 실제기체의 움직임에 대하여 배움

2장에서는 열역학 제 1법칙을 주제로 내부에너지와 엔탈피를 배웠으며 이들이 상태함수임을 활용해 완전 미분을 통해 다양한 일반식을 도출했음, 또한 다양한 상황에서의 변수의 변화 구했음

3장에서는 이를 토대로 과정의 자발성에 주목함, 계와 주위 모두를 주목하는 엔트로피와 계만을 주목하는 Gibbs 에너지와 Helmholtz 에너지에 대해 배웠으며 열역학 1법칙과 2법칙을 결합하여 Maxwell 관계식을 구해 다양한 열역학적 문제를 해결함

4장은 상의 변화에 대해 배웠음, 주어진 압력 하에서 한 물질이 그 물질에 고유한 온도에서 다른 상으로 자발적인 상 전이를 일으킴

한 물질의 여러 상들이 안정하게, 즉 Gibbs 에너지가 가장 낮게 존재할 수 있는 압력과 온도의 영역을 그린 것이 상평형 그림임

상 규칙을 통해 자유도 식을 정의하고 화학 퍼텐셜 $\mu$를 이용해 안정도에 영향을 주는 조건을 결정함

또한 기울기인 dp/dT를 이용해 각 상들의 변화에서의 기울기를 구하여 상 평형 그림을 설명함

5장에서는 혼합물에 대한 열역학에 대하여 학습하였음

그리고 2성분, 3성분 계의 상평형 그림을 통해 혼합물의 평형 성질을 설명할 수 있었음

마지막으로 이상 혼합물이 아닌 실제 혼합물 속에 들어있는 화학 퍼텐셜을 나타낼 때 활동도를 이용함 

용매, 용질, 정규 용액 그리고 이온에 대한 활동도에 대하여 학습함

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【물리화학1】 5장 단순 혼합물

 

1. 평형 상수

 

화학 퍼텐셜의 개념을 확장시켜 화학 반응의 평형 조성을 설명함

이때 평형 조성이란 Gibbs 에너지를 반응 진척도에 대해 도시했을 때 나타나는 극소치에서의 조성임

즉, Gibbs 에너지의 변화가 0이되는 조성임

이때의 극소점을 통해 평형 상수와 표준 반응 Gibbs 에너지 사이의 관계를 구할 수 있음

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【물리화학1】 6-1 평형 상수

 

2. 평형에 영향을 주는 요인

 

평형을 열역학적 식으로 나타내면 조건들의 변화에 의해서 생기는 효과를 정량적으로 나타낼 수 있음

이때 평형에서 매우 중요한 성질은 바로 압력이나 온도와 같은 조건을 변화시킴으로써 평형을 조절할 수 있다는 것임

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【물리화학1】 6-2 평형에 영향을 주는 요인

 

3. 화학 전지

 

많은 반응에서 전자가 이전되는데, 이를 연구하기 위해 전극이 있는 전지를 이용하여 외부 회로를 통해서 전자를 흐르게 하는 자발적 반응을 이용하는 것이 좋음

전지의 전기적 퍼텐셜을 그 반응 Gibbs 에너지와 관계되며, 따라서 열역학적 양들을 결정하는 전기 장치가 필요함

 

4. 전극 퍼텐셜

 

표준 전지 퍼텐셜을 나타내는 강력하고 보편적인 방법은 바로 전극들의 퍼텐셜을 이용하는 것임

전극 퍼텐셜은 화학에서 산화-환원 쌍의 산화력과 환원력을 평가하고 평형 상수 등의 열역학적 성질을 추정하는데 이용됨