화학에서 질량 행동 법칙 화학 반응의 속도는 반응물의 농도의 생성물에 직접 비례한다고 말합니다. 법은 평형 상수를 계산하기위한 방정식을 제공합니다 . 질량 행동의 법칙은 평형 법 또는 화학 평형 법칙이라고도합니다.
질량 행동 방정식의 법칙
평형에서, 순방향 및 역 화학 반응의 속도는 동일하다 :
AA + BB b CC + DD
생성물과 반응물의 농도 사이의 비율은 평형 상수, k c 로 알려진 일정한 일입니다. :
k c =[c] [d]/[a] [b]
이 방정식에서, 제곱 괄호는 화학 종의 농도를 나타냅니다. 지수는 화학 방정식의 계수입니다.
역 반응에 대한 평형 상수, k '
k '
질량 행동의 법칙을 사용하는시기
질량 행동의 법칙은 동적 평형의 경우에만 적용됩니다. 화학 방정식의 화살표에 관계없이 다음 진술이 사실인지 확인하십시오.
- 화학 방정식은 폐쇄 시스템의 반응을 나타냅니다. 즉, 시스템에 들어가거나 떠나는 열이나 질량이 없습니다.
- 온도는 일정하게 유지됩니다. 평형에서 온도는 변하지 않습니다. 유사하게, 반응에 대한 평형 상수는 온도에 의존한다. 한 온도에서의 값은 k c 와 다를 수 있습니다 다른 온도에서.
두더지 분획을 사용한 방정식
두더지 분획을 사용하여 농도를 발현 할 때, 질량 작용의 법칙은 평형 상수 k x 에 대한 다음과 같은 표현을 제공합니다. :
k x =[x c ] [k d ]/[x a ] [x b ]
가스에 대한 질량 행동 법칙
가스의 경우 농도 값 대신 부분 압력을 사용하십시오. 부분 압력을 사용한 평형 상수는 kp :
입니다k p =p c p d /p a p b
질량 행동 법의 법칙
예를 들어, 황산을 수소와 황산염 이온으로 분리하기위한 평형 상수 발현을 기록합니다.
H 2 그래서
답 :kc =[h] [so 4 ]/[h 2 그래서
예를 들어, K c 을 알고있는 경우 반응의 경우 5 × 10입니다.
hcooh + cn ⇌ hcn + hcoo
반응에 대한 평형 상수를 계산하십시오 :
HCN + HCOO ⇌ HCOOH + CN
답 :두 번째 방정식은 첫 번째 방정식의 반대입니다.
k '
역사
Cato Gulberg와 Peter Waage는 1864 년 반응물 질량 또는 농도보다는 "화학 활동"또는 "반응력"을 기반으로 질량 행동 법을 제안했습니다. 그들은 평형에서 전방 반응에 대한 반응력이 역 반응의 반응력과 동일하다는 것을 깨달았다. 전방 및 역 반응의 반응 속도를 동일하게 설정 한 Guldberg 및 Waage는 평형 상수 공식을 발견했습니다. 원래 방정식과 오늘날 사용중인 방정식의 큰 차이점은 농도 대신에“화학 활동”을 사용했다는 것입니다.
다른 분야의 질량 행동 법
대중 행동의 법칙은 화학 외에 다른 분야에 적용됩니다. 예를 들면 :
- 반도체 물리학에서, 전자 및 구멍 밀도의 생성물은 평형에서 일정하다. 상수는 볼츠 만 상수, 온도, 밴드 간격 및 원자가 및 전도 대역 상태의 효과적인 밀도에 따라 다릅니다.
- 응축 물질 물리학에서 확산 과정은 절대 반응 속도와 관련이 있습니다.
- 수학 생태학의 Lotka-Volterra 방정식은 Predator-Prey 역학에 질량 행동의 법칙을 적용합니다. 포식 속도는 포식자-프리 상호 작용 속도에 비례합니다. 먹이와 포식자의 농도는 반응물 농도 대신에 작동합니다.
- 사회 물리학은 사람들의 사회적, 정치적 행동을 설명하는 데 대중 행동의 법칙을 적용합니다.
- 수학적 역학에서, 대량 행동 법칙은 질병 스프레드 모델 역할을합니다.
참조
- érdi, 페터; Tóth, János (1989). 화학 반응의 수학적 모델 :결정 론적 및 확률 론적 모델의 이론 및 적용 . 맨체스터 대학교 출판부. ISBN 978-0-7190-2208-1.
- 구겐하임, E.A. (1956). "교과서 오류 IX :반응 속도와 평형 법칙에 대한 자세한 내용". j. 화학 교육 . 33 (11) :544–545. doi :10.1021/ed033p544
- Guldberg, C.M.; Waage, P. (1879). "Ueber Die Chemische Affinität"[화학 친화력]. Journal Für Praktische Chemie . 두 번째 시리즈 (독일어). 19 :69–114. doi :10.1002/prac.18790190111
- Lund, E.W. (1965). "Guldberg와 Waage 및 대중 행동의 법칙." j. 화학 교육 . 42 (10) :548. doi :10.1021/ed042p548
- waage, p.; Guldberg, C.M. (1864). “Affiniteten에 대한 스튜어티”[친밀감 연구]. Forhandlinger I Videnskabs-Selskabet I Christiania (기독교 과학 사회의 거래) (덴마크어) :35–45.
