르샤틀리에 법칙(Le Chatelier's Principle) ★

르샤틀리에 법칙 혹은 평형 법칙이라고 한다. 정의는 이렇게 내린다. 

"화학 평형 상태의 화학계에서 농도, 온도, 부피, 부분 압력 등이 변화할 때, 화학 평형은 변화를 가능한 한 상쇄시키는 방향으로 움직여 화학 평형 상태를 형성한다."

 

농도, 압력 (부피), 온도 세가지 카테고리로 나눠서 정리하였다. 많은 챕터에 활용되고 특히 생화학에서도 자주 나오는 내용이니 암기를 추천한다. 

 

 

 

---

1. 농도 

 

ex) A + B ⇌ C 

• 만일 A 나 B 혹은 A나 B의 농도가 동시에 증가했다고 한다면 생성물을 만들 "재료"가 늘어났으니 당연히 생성물인 C를 더 잘 만들 수 있을 것이다. 그러니 이러한 반응물의 농도 변화는 생성물 C를 만들려는 정반응을 촉진할 것이다.
• 반대로 생성물인 C의 농도가 높아진다면 A와 B를 사용해 C를 만들기보다는 상대적으로 부족한 A와 B를 생성하는 반향을 촉진하여 동적 평행을 유지하려고 할 테니 역반응이 촉진된다. 

외부변화	상쇄 (보상)	진행방향	K (평형상수)
반응물 증가	반응물 소모	정반응	변화 없음
반응물 감소	반응물 생성	역반응
생성물 증가	생성물 소모	역반응
생성물 감소	생성물 생성	정반응

 

2. 압력 (기체인 경우) 

 

 

ex) N₂ + 3H₂ → 2NH₃; 반응물 쪽 기체의 총 몰수 = 4, 생성물 쪽 기체의 총 몰수 = 2

 

• 압력 증가, 부피 감소 → 작은 몰수 쪽으로 진행; 위 반응식 기준으로 정반응 촉진됨
• 압력 감소, 부피 증가 → 큰 몰수쪽으로 진행; 위 반응식 기준으로 역반응 촉진됨 

*압력과 부피는 반비례한다. 

 

진행방향을 결정 비교해야 함 

 

★비활성 기체의 첨가 

• 비활성 기체를 부피가 일정한 계에 첨가한다면 (ex. 강철 용기) , 평형에 아무런 영향을 끼치지 못한다.
  • *문제에 전체 압력과 온도가 일정한 조건이라고 제시되면 부피는 고정된것이 아니기에 비활성 기체의 추가는 부피증가를 야기하며 큰 몰수 쪽으로 진행됩니다.  
• 비활성 기체의 첨가가 전체 압력을 증가시키기는 하지만 그만큼 특정 원자의 몰분율도 감소시키기 때문에 분압에 영향을 주지 못합니다. 
• P_A (partial pressure) =  X_A ↓ (mole fraction of A)  x P_t ↑ (total pressure) 
  • Addition of noble gas increases total pressure, but decreases the mole fraction of A at the same time which makes partial pressure constant. 

 

3. 온도 (유일하게 평형 상수 K에 영향을 주는 요인)

 

 

	외부변화	상쇄	진행방향	K
발열 -ΔH	온도 증가	외부 E (에너지)  감소	역반응 촉진	감소
	온도 감소	외부 E 증가	정반응 촉진	증가
흡열 +ΔH	온도 증가	외부 E 감소	정반응 촉진	증가
	온도 감소	외부 E 증가	역반응 촉진	감소