평형상수, 깁스에너지, 엔탈피, 엔트로피 정리

평형상수(Keq)

모든 화학반응은 정방향과 역반향으로, 반응물에서 생성물로, 생성물에서 반응물로 돌아갈 수 있다.

이러한 반응 매커니즘 속에서 생성물의 농도의 곱을 반응물의 농도의 곱으로 나눈 값과 동일한 평형상수(Keq)로 표현될 수 있으며

각 농도는 화학방정식의 계수의 크기에 따라 값이 변화하는것을 알 수 있다.

aA + bB < === > cC + dD

Keq = ([C]^c × [D]^d) / ([A]^a ×[B]^b)


Keq가 1보다 클 경우

생성물의 곱([C]^c × [D]^d)이
반응물의 곱([A]^a ×[B]^b)보다 크며
반응식이 왼쪽에서 오른쪽으로 진행된다.


Keq가 1보다 작을 경우

반응은 오른쪽에서 왼쪽으로 진행된다.

깁스 자유 에너지
(Gibbs free energy)

화학반응이 진행되는 동안 전체의 에너지 변화를
깁스 자유 에너지 변화(Gibbs free energy change)
라고 부르며, 생성물의 자유에너지에서 반응물의 자유에너지 값을 뺀 값이다.

G(total) = G(product) - G(reactant)

반응이 잘 일어나는경우
깁스에너지 값음 음의값을 가지며,
에너지는 계에서 주위로 잃어(방출)버린다.

그러나 반응이 잘 일어나지 않는 경우,
깁스에너지 값은 앙의 값을 가지며,
에너지는 주위로부터 화학적인 계에 의해 흡수 됨을 의미한다.

엔탈피(H)

엔탈피 변화는 반응열, 이온, 수소결합등 반응에서 끊어지는 결합 세기와 형성되는 결합 세기의 차이를 의미한다.

엔탈피(H)가 음이면 열을 방출하기때문에 발열이고
엔탈피(H)가 양이면 열을 흡수하기 때문에 흡열이다.

엔트로피(S)

엔트로피 변화는 반응이 일어나는 동안 분자의 무질서도를 의미한다.

엔트로피(S)가 음이면 무질서도가 감소하고,
엔트로피(S)가 양이면 무질서도가 증가한다.

ex) A +B ----> C
A와 B가 결합하여 이동의 자유도가 제한된다.
생성물이 덜 무질서해지기 때문에 엔트로피값음 음의값이 된다.

반대로

A  ---->  B + C
이 반응은 A 분자가 B와 C로 분해되며 반응물에서보다 생성물에서 자유도와 분자의 무질서도가 크다. 즉 엔트로피 값은 양의 값을 가지게 된다.